Магнитоупругий датчик

 

Союз Советских

Социалистимеских

Респубпик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ьВтОРСКОМЮ СаИДВтИЛЬСтВ (« 662828 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.04.77 (21) 2469332/18-10 (51) М. Кл.

G 01 1. 1/12 с присоединением заявки №вЂ”

Государственный квинтет

СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 15.05.79. Бюллетень № 18 (53) УДК531.781 (088.8) Дата опубликования описания 25.05.79

А. В. Мостовой, Б. В. Мостовой, В. И. Кузнецов, А. В. Колтырин и В. В. Мостовой (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) МАГНИТОУПРУГИЛ ДАТЧИК

Изобретение относится к области измерительной техники, и касается магнитоупругих датчиков.

Известны магнитоупругие датчики дроссельного типа на сплошном магнитопроводе с цилиндрическим чувствительным элементом, коаксиальной обмоткой и кольцевым воздушным зазором (1).

Известен также магнитоупругий датчик, в котором чувствительный элемент представляет собой цилиндрический стакан, нагружаемый усилием и изготовленный из сплошного материала, внутрь которого установлен магнитопровод, с уложенной на нем обмоткой, имеющий форму катушки и не воспринимающей усилия (2).

Недостатком данной конструкции является наличие воздушного зазора в местах сопряжения чувствительного элемента и ненагружаемого магнитопровода. Зазор не мо— жет быть исключен даже прессовой посадкой и снижает чувствительность датчика, увеличивая погрешности измерений. Хотя изменения величины зазора, вызванные колебаниями температуры, в значительной мере компенсируются соответствующими измепениями в ненагружаемом датчике изменения величины воздушного зазора, связанные с деформацией чу вствительного элемента, сохраняются. — Наиболее близким по технической сущ5 ноСти к предложенному изобретению является магнитоупругий датчик, содержащий

- полый, сплошной чувствительный элемент, выполненный с наружными ребрами, которые замкнуты магнитопроводом, и имеющий обмотки, которые распбложены между ребрами (3).

Этому датчику свойственна пониженная чувствительность из-за промагничивания только той части чувствительного элемента, которая непосредственно примыкает к катушке, создающей магнитный поток. Внутренняя сторона чувствительного элемента в силу поверхностного эффекта не промагничивается, особенно на частотах выше промышленной. При измерении малых нагрузок или при питании датчика частотой выше промышленной приходится значительно уменьшать толщину стенок чувствительного элемента, в результате чего теряется устойчивость датчика, растут величины деформаI

662828

S ——

Ввг

Взм

3 ций чувствительного элемента, что приводит к смещению места пройикновения магнитного потока от ненагружаемого магнитопровода в чувствительный элемент.

Цель изобретения — повышение чувствительности датчика за счет двухстороннего промагничивания чувствительного элемента из сплошного материала и уменьшения влияния деформаций ребер на чувствительный элемент.

Это достигается тем, что в датчике выполнены дополнительные ребра, расположенные внутри полого чувствительного элемента и замкнутые магнитопроводом, причем магнитопроводы имеют гофры, а суммарная площадь поперечного сечения магнитопроводов вырабатывается из соотношения для подсоединения датчика в схему, покзанную на фиг. 2.

Работа датчика происходит следующим образом.

При включении напряжения питания U— (фиг. 2) по катушкам 4 и 5 протекает ток J.

Величина тока J контролируется по падению напряжения на сопротивлении измерительного резистора 10 прибором 11. Приложение к торцам полого чувствительного элемента 1 датчика измеряемого усилия сжаè тия F (фиг. 1) вызывает изменение проницаемости материала чувствительного элемен. та, что изменяет индуктивное сопротивление катушек 4 и 5 переменному току J, который также изменяется. Последнее индицируется на приборе 11.

Предложенное изобретение позволяет решить вопрос измерения малых усилий на датчиках повышенной жесткости. где S — суммарная площадь поперечного сечения магнитопроводов;

Sr — площадь поперечного сечения чувствительного элемента;

Bsp — индукция магнитного насыщения материала чувствительного элемента;

Вам — индукция магнитного насыщения материала магнитопровода.

Дополнительная механическая развязка от измеряемого усилия замыкающих магнитный поток цилиндров с помощью кольцевых гофров сводит практически к нулю влияние деформаций кольцевых ребер на нагружаемую часть чувствительного элемейта.

На фиг. 1 показан предложенный магнитоупругий датчик; на фиг. 2 — электрическая схема подключения датчика.

Полый цилиндрйческий чувствительный элемент 1 датчика имеет наружные 2 и внутренние 3 кольцевые ребра, выполненные на одном уровне и за одно целое с чувствительным элементом 1, между которыми размещаются коаксиальные обмотки 4 и 5. Магнитные потоки последних замыкаются гибкими, тонкостенными, из материала с высокими значениями проницаемости и величиной индукции насыщения магнитопроводами

6 и 7, которые практически полностью развязаны механически кольцевыми гофрами 8 и 9 от измеряемого усилия. Магнитопроводы

6 и 7 закреплены сварными швами к кольцевым ребрам 2 и 3 (сварка производится после намотки катушки 4 и монтажа секций катушки 5, последняя выполняется многосекционной для облегчения укладки между ребрами 3). Катушки обмоток 4 и 5 имеют гибкие выводы соответственно Б, В и Г, Д

Формула изобретения

Магнитоупругий датчик, содержащий полый чувствительный элемент, выполненный наружными ребрами, которые замкнуты магнитопроводом и обмотки, расположенные между ребрами, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности в нем выполнены дополнительные ребра, расположенные внутри полого чувствительного элемента и замкнутые магнитопроводом, причем магнитопроводы имеют гофры, а суммарная площадь поперечного сечения магнитопроводов выбирается из соотношения

8м= Sr

BsH

3S где S — суммарная площадь поперечного сечения магнитопроводов;

S r — площадь поперечного сечения чувствительного элемента;

В« — индукция магнитного насыщения

40 материала чувствительного элемента;

В и — индукция магнитного насыщения материала магнитопровода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

4$1. Гуманюк М. Н. «Магнитоупругие датчики в автоматике», Киев, 1972, с. 116, рис. 60.

2. Авторское свидетельство СССР № 247567, кл. G 01 L 1/12, 1967..

3. Гельфанд И. М. и др. «Магнитоупругие датчики для измерения усилия волочения» сб. «Производство металлоизделий промышленного назначения», № 4, труды

НИИМЕТИЗ, М., 1970.

662828

All. 1

Составитель Г. Максягин

Редактор А. Шмелькин Техред О. Луговая Корректор В. Синицкая

Заказ 2686 44 Тираж 1089 Подписное

ЦН И И ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патенте, r. Ужгород, ул. Проектная, 4