Магнитоупругий датчик механических напряжений

 

О П И С А Н И Е (11)777492

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Соеетских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.03.79 (21) 2738807/18-10 с присоединением заявки № (51) M. Кл.з

G 01L 1/12

ГосУдарстеенный комитет (23) Приоритег (43) Опубликовано 07.11.80. Бюллетень № 41 (53) УДК 531.781 (088.8) по делам изобретений н открытий (45) Дата опубликования описания 07.11.80 (72) Авторы изобретения

В. Н. Большаков и В. Г. Горбаш (71) Заявитель Отдел физики неразрушающего контроля АН Белорусской СС> (54) МАГНИТОУПРУГИЙ ДАТЧИК МЕХАНИЧЕСКИХ

НАП 1тЯ7КЕН И Й

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля качества изделий и может быть использовано для измерения механических напряжений в объектах из ферромагнитных материалов. 5

Известны магнитоупругие датчики механических напряжений, содержащие систему

П-образных магнитопроводов, расположенных под углом друг к другу (обычно взаимно перпендикулярно) и имеющих один 10 общий полюс с размещенной на нем намагничивающей обмоткой, а измерительные обмотки размещены на остальных полюсах и включены попарно дифференциально (1), Недостатком этих датчиков является не- 15 обходимость тщательной балансировки измерительных обмоток, от качества которой зависит чувствительность и точность измерений.

Наиболее близким по технической сущ- 20 ности к предлагаемому изобретению является магнитоупругий датчик механических напряжений, содержащий магнитопровод, выполненный в виде полукольца и трех стержней, расположенных по одну сторону 25 перпендикулярно к плоскости полукольца и соединенных соответственно два — с концами, а третий — с серединой полукольца, намагничивающую обмотку, размещенную на среднем стержне, и сердечник с измери- 30 тельной обмоткой, взаимодействующий своими концами с выступающими по другую сторону полукольца концами крайних стержней, причем сердечник установлен с возможностью перемещения относительно каждого из крайних стержней в плоскости, параллельной плоскости полукольца (2).

Однако балансировка датчика на изотропном материале, т. е. компенсация начального сигнала в измерительной обмотке, возникающего из-за различия в магнитных сопротивлениях плеч магнитопровода, неизбежного при его изготовлении, осуществляется путем перемещения сердечника с измерительной обмоткой относительно крайних стержней, что не может обеспечить равенство магнитных сопротивлений плеч магнитопровода, а компенсация начального сигнала в измерительной обмотке достигается за счет равенства встречных потоков рассеяния, проходящих через сердечник от крайних стержней. Сохранение различия в магнитных сопротивлениях плеч магнитопровода приводит к зависимости результатов измерений от того, какое из плеч магнитопровода ориентировано вдоль направления напряжений, т. е. к неоднозначности и снижению точности измерений.

Кроме того, изменение свойств контролируемого материала (химсостав, структура

777492 и т. д.) по сравнению со свойствами материала, на котором производилась балансировка датчика, приведет к изменению полей рассеивания магнитных потоков от крайних стержней, что может привести к нарушению первоначального равенства встречных магнитных потоков в сердечнике с измерительной обмоткой и, следовательно, к появлению сигнала в измерительной обмотке даже при отсутствии механических напряжений в контролируемом материале, что также снижает точность измерений.

Целью изобретения является повышение точности измерений механических напряжений.

Поставленная цель достигается тем, что магнитоупругий датчик механических напряжений снабжен компенсатором начального сигнала, выполненным в виде сектора кольца из ферромагнитного материала и установленным в плоскости, параллельной полукольцу с возможностью поворота вокруг его оси, и линейного перемещения вдоль этой оси, а сердечник с измерительной обмоткой неподвижно соединен с крайними стержнями.

На чертеже приведена конструктивная схема магнитоупругого датчика.

На немагнитном основании 1 закреплена часть магнитопровода датчика в виде полукольца 2, концы которого соединены со стержнями 3, а середина — со стержнем 4 с размещенной на нем намагничивающей обмоткой 5. Сердечник 6 с размещеннойна нем измерительной обмоткой 7 жестко прикреплен своими концами к крайним стержням в местах их контакта с контролируемым изделием 8. Компенсатор 9 закреплен на оси 10, установленной в центре основания.

Магнитоупругий датчик работает следующим образом.

Перед измерениями механических напряжений проводится балансировка датчика.

Для балансировки датчик устанавливают на поверхность эталонного образца из изотропного материала. В намагничивающую обмотку 5 подают переменный ток. При различии магнитных сопротивлений плеч магнитопровода, состоящих из половин полукольца 2 и стержней 3, в сердечнике 6 появляется магнитный поток, вызванный разбалансом плеч магнитопровода. В результате в обмотке 7 появляется ЭДС, которую необходимо скомпенсировать, Компенсацию ЭДС, обусловленную разбалансом плеч магнитопровода, осуществляют за счет уравнивания магнитных сопротивлений плеч магнитопровода путем поворота компенсатора 9 вокруг оси 10. Смещение компенсатора 9 относительно середины полукольца 2 при повороте вокруг оси 10 приводит к изменению магнитных сопротивлений в плечах магнитопровода, поскольку ком5

65 пенсатор 9 является частью магнитопровода датчика. Поворот компенсатора 9 осуществляют до тех пор, пока ЭДС в измерительной обмотке 7 не станет равной нулю. В случае, если при полном повороте компенсатора 9, т. е. при полном смещении

его на одну из половин полукольца 2,ЭДС не равна нулю, изменяют зазор между компенсатором 9 и полукольцом 2 в сторону уменьшения, увеличивая тем самым влияние поворота компенсатора 9 на изменение магнитного сопротивления в плечах магнитопровода датчика. Соединение концов сердечника 6 с крайними стержнями 3 в месте их контакта с контролируемым изделием 8 обеспечивает с помощью компенсатора 9 полное уравнивание магнитных сопротивлений плеч магнитопровода, поскольку величина магнитного потока в сердечнике 6 пропорциональна разности магнитных потенциалов в местах закрепления его концов и, следовательно, при установке датчика на эталонном изотропном материале равенство нулю ЭДС в измерительной обмотке 7 свидетельствует о равенстве магнитных сопротивлений плеч магнитопровода датчика.

Измерение механических напряжений после балансировки осуществляется аналогично измерениям с помощью известного датчика.

Магнитоупругий датчик механических напряжений обеспечивает равенство магнитных сопротивлений плеч магнитопровода датчика, т. е. их симметричность и тем самым повысить точность измерений. Кроме того, применение предлагаемого датчика позволяет исключить необходимость повторной балансировки датчика при измерениях на материалах, магнитные свойства которых отличаются от свойств эталона, на котором проводилась первоначальная балансировка датчика, что также повышает точность измерений, упрощает процесс измерений и расширяет возможности практического применения предлагаемого датчика.

Формула изобретения

Магнитоупругий датчик механических напряжений, содержащий магнитопровод, выполненный в виде полукольца и трех стержней, расположенных по одну сторону плоскости полукольца перпендикулярно ей и соединенных соответственно два — с концамп, а третий — с серединой полукольца, намагничивающую обмотку, расположенную на среднем стержне, и сердечник с измерительной обмоткой, соединенный своими концами с крайними стержнями, отл и. ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен компенса. тором начального сигнала, выполненнымв

777492

Составитель Н. Вовчук

Техред А. Камышникова Корректор Н. Федорова

Редактор О. Филиппова

Заказ 2413/6 Изд. № 555 Тираж 1033 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография пр. Сапунова, 2 виде сектора кольца из ферромагнитного материала и установленным в плоскости, параллельной полукольцу с возможность1о поворота вокруг его оси, и линейного перемещения вдоль этой оси, а сердечник с из- 5 мерительной обмоткой неподвижно соединен с крайними стержнями.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 603890, кл. G 01L 1/12, 24.06.1975.

2. Авторское свидетельство СССР № 351067, кл. G 01В 7/24, 06.07.1970 (прототип) .