Преобразователь механических усилий в электрический сигнал

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и) 640151

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву 606117 (22) Заявлено 28.07.77 (21) 2513529/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.12.78. Бюллетень № 48 (54) Дата опубликования описания 30.11.78 (51) М. Кл.2

G 01L 1/12

Государственный комитет ссср по делам изобретений и открытий (53) УДК 531.781 (088.8) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

М. М. Стронгин, В. А. Турков и А. М. Хазен

Научно-исследовательский институт механики

Московского ордена Ленина и ордена Трудового Красного

Знамени государственного университета им. Ломоносова (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МЕХАНИЧЕСКИХ УСИЛИЙ

В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИГНАЛ

Изобретение относится к измерительной технике, может найти применение в промышленном контроле и экспериментальной технике, в частности, для измерения разнообразных механических нагрузок непосредственно в процессе бурения и является усовершенствованием известного устройства, описанного в авт. св. № 606117.

Известен по основному авт. св. № 606117 преобразователь, содержащий возбуждающую систему на постоянных магнитах, измеритель индукции магнитного поля и магнитоупругий чувствительный элемент, выполненный в виде стержней, симметрично расположенных относительно измерителя индукции магнитного поля, механически соединенных с чередующимися разноименными полюсами постоянных магнитов возбуждающей системы. Этот преобразователь выгодно отличается от других устройств того же назначения простотой конструкции; разделением на элементы, подверженные механическим нагрузкам, и на несоединенные с ними элементы с токонесущими деталями; величиной диапазона измеряемых механических усилий и частотной характер исти кой.

Однако в процессе измерений возникает необходимость как снижения нижнего по2 рога измеряемой величины, так и общего увеличения разрешения измерения.

Цель изобретения — повышение чувствительности.

Это достигается тем, что в устройство введен концентратор магнитного потока, выполненный в виде плоских или шаровых секторов, ось симметрии которых совпадает с осью чувствительности измерителя пндук10 ции магнитного поля.

На чертеже показан предлагаемый прсобразователь, вид сверху.

Рабочие стержни 1, 2 чувствительного элемента воспринимают нагрузку, стержни

I5 3 и 4 являются компенсационными. Все стержни механически соединены с чередующимися разноименными полюсами постоянных магнитов возбуждающей системы (не показана), которые могут быть установле20 ны на замыкатель, изготовленный из ферромагнитного материала. В центре преобразователя по его оси расположен измеритель 5 индукции магнитного поля, в частности это может быть кольцевой феррозон25 довый магнитометр. В плоскости магнитометра установлены сектора 6, 7 концентратора так, что ось симметрии секторов совпадает с осью чувствительности магнитометра. С рабочими стержнями 1, 2 механи30 чески соединен силопередающий элемент8.

640i51

Так как постоянные магниты ориентированы разноименными полюсами через один, то при отсутствии внешней нагрузки в центре магнитной системы магнитные потоки: рабочий и компенсационный — направлены навстречу и равны.

Выходной сигнал снимается с магнитометра, который ориентирован таким образом, что в случае отсутствия внешних усилий выходной сигнал равен нулю. При нагружении рабочих стержней их магнитная проницаемость меняется, рабочий и компенсационный магнитные потоки перестают быть равными, Появляется составляющая вектора магнитной индукции в направлении чувствительности магнитометра. В выходной цепи магнитометра образуется сигнал, пропорциональный приложенной нагрузке.

Положительное действие концентратора заключается в том, что при его помощи 20 формируется в зоне измерения оптимальное магнитное поле как результат суперпозиции двух магнитных потоков: рабочего и компенсационного. Выполнение концентратора в виде секторов не нарушает требуе- Л мую симметрию магнитного поля преобразователя и одновременно позволяет сделать зазор под магнитометр минимальным. Расположение секторов концентратора симметрично относительно оси преобразователя, в 30 плоскости чувствительности магнитометра, дает возможность создать для обоих магнитных потоков пути с минимальным магнитным сопротивлением. Магнитное поле оказывается стянутым к оси преобразова- Ç5 теля в область измерения, поэтому даже незначительное изменение величины рабочего магнитного потока относительно компенсационного становится измеряемым. Кратность увеличения чувствительности преоб- 40 разователя приближенно определяется отношением размеров области измерения с внешними размерами сектора концентратора. Кроме того, результирующий вектор магнитной индукции, по величине которого судят о приложенном усилии, при наличии концентратора становится сонаправленным с осью чувствительности магнитометр а.

В конструкции предлагаемого преобразователя применен концентратор в виде плоских секторов, изготовленных из магнитомягкого материала 79НМ, вписанных в диаметр размером 50 мм. При этом, сохраняя разделенными чувствительную и измерительную части преобразователя, удалось получить пятикратное увеличение чувствительности. Для большего повышения чувствительности предполагается выполнение концентратора в виде двух шаровых секторов.

Технико-экономический эффект от использования изобретения заключается в следующем: возможность измерения малых величин приложенной нагрузки несомненно расширяет область применения преобразователя; увеличена чувствительность без усложнения технологии изготовления преобразователя; снижена стоимость вторичной аппаратуры за счет уменьшения и упрощения усилительных каскадов регистрирующей аппаратуры, что одновременно привело и к повышению надежности измерения в целом.

Формула изобретения

Преобразователь механических усилий в электрический сигнал по авт. св. № %6117, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, в него введен концентратор магнитного потока, выполненный в виде плоских или шаровых секторов, ось симметрии которых совпадает с осью чувствительности измерителя индукции магнитного поля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР № 606177,кл. G 011 1/12, 1975.

Редактор Е. Караулова

Составитель Г. Максягин

Техред С. Антипенко

Корректор Е. Хмелева

Заказ 2474/13 Изд. № 779 Тираж 1080 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2