Тензорезисторный способ измерения статической магнитострикции образца

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<н960688 (61) Дополнительное к авт, свид-ву )т 602891 (22) Заявлено 13.02.81 (21) 3246084/18-21 с присоединением заявки №

t$g) М Ктт 3

G R 33/18

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет (5З ) УДК 621. 317 ° .44(088 ° 8) Опубликовано 2Х0982. 6кзллетень ¹ 35

Дата опубликования описания 23.09.82

Р1

y y -(т7р„, В.Н.Макаров и T.Х.Бикташев

< т

Проектный и научно-исследовательский институт уральский Промстройниипроект (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ

СТАТИЧЕСКОЙ МАГНИТОСТРИКЦИИ ОБРАЗЦА

Изобретение относится к технике магнитных измерений, а более конкрет но к методам прямого измерения магнитострикционной деформации, использующим в качестве первичного преобразователя тензорезистор.

По основному авт.св. 9 602891 известен тензорезисторный способ измерения статической магнитострикции образца, по которому образец, на котором закреплен рабочий тензорезистор, помещают в намагничивающее устройство. Процесс измерения состоит иэ многократно повторяющихся тактов равной длительности. Б четных тактах проводят элементарное измерение, при этом намагничивающее устройство включено, а к одному из плеч измерительного тензомоста подсоединен об- . разцовый резистор; в нечетных тактах производят прсверку нуля, при этом намагничивающее устройство выключено, а образцовый резистор стключен от измерительного моста. Сигнал разбаланса моста включает в себя следующие составляющие.: импульсы напряжения, амплитуда которых про-. порциональна суммарному действию магнитострикции и образцового резистора; составляющие дрейфа нуля, не связанные с ритмом работы намагничивающего устройства и обусловленные температурным изменением размеров образца и сопротивлений тензорезисторов. После усиления этот сигнал подают на вычислительное устройство, с помощью которого в начале каждого четного такта осуществляют вычитание из выходного ситнала усилителя, фиксируемого в конце предыдущего четного такта, полусум-,, му значений этого сигнала, фиксируемых в конце двух соседних с ним нечетных тактах. Изменяют сопротивление образцового резистора на величину, пропорциональную величине разностного сигнала на выходе вычислительного устройства, в направлении сведения его к нулю, а при достижении величины этого сигнала нулевого значения, по полученной величине сопротивления образцового резистора, а также по направлению его изменения в процессе измерения

25 судят о величине и знаке магнитострикции (1).

Недостатком известного способа является низкая точность измерения, так как разностный сигнал на выхо3() де вычислительного устройства про960688

50.лорционален суммарному действию магнитострикции и образцового резистора только в том случае, если прогрессирующая составляющая дрейфа нуля сигнала разбаланса моста изменяется во время измерения по за- 5 кону линейной функции. В тех случаях, когда изменение дрейфовой составляющей происходит по более сложному закону (например, во время измерения имеют место колебания тем- 10 пературы окружающей среды) измерение магнитострикции производится с ошибкой, величина которой тем больше, чем сильнее отличается закон измене- ния дрейфовой составляющей от линейной зависимости.

Целью изобретения является повышение точности измерения магнитострикции.

Поставленная цель достигается тем,20 что согласно тензорезисторному способу. измерения статической магнитострикции образца, основанном на проведении измерений в несколько равных по длительности тактов, путем подключения к мосту образцового резистора, проведении в первом и третьем тактах поверки нуля, а во втором — элементарного измерения, фиксировании результата измерения в конце каждого такта, в четные такты производят намагничивание исследуемого образца с рабочим тензорезистором, в начале каждого четного такта, начиная с четвертого, по величине разности между результатом элемен-З5 тарного измерения, фиксируемого в предыдущем четном такте, и полусуммой результатов поверок нуля, проводимых в соседних с ним нечетных тактах изменяют образцовый резис- 40 тор на величину, пропорциональную этой разности . в направлении сведения ее к нулю, а к разностному сигналу, формируемому в начале каждого четного такта, начиная с четверто-45

ro прибавляют дополнительный сигнал, формируемый в начале каждого нечетного такта путем вычитания результата поверки нуля, фиксируемого в предыдущем нечетном такте, из полусуммы результатов элементарных измерений, фиксируемых в двух соседних с ним четных тактах.

На чертеже приведена блок-схема устройства для реализации способа.

Устройство содержит образцовый резистор 1, через ключ 2 подсоединяемый, например, параллельно к одному иэ плеч тензомоста 3, в который включен рабочий тензорезистор 4, воспринимающий. деформации исследуе- б0 мого образца 5, помещенного в,намагничивающее устройство 6, индикатор

7 (например, измерительный прибор с нулем. посредине) выходного сигнала усилителя 8, вычислительное б5 устройство 9, блок 10 управления, вычислительное устройство ll и сумматор 12.

В исходном состоянии блок 10 управления не работает, ключ 2 разомкнут, намагничивающее устройство 6 выключено, выходные сигналы вычислительных устройств 9, 11 и сумматора

1? равны нулю, значение сопротивле ния образцового резистора 1 произвольное, значение выходного сигнала индикатора 7 обусловлено начальным разбалансом тенэомоста 3. Если усилитель 8 работает в области ограничения — нулевой чувствительности (зашкаливания индикатора 7), то оператор с помощью органов балансировки тензомоста 3 (не показаны) добивается сигнала на выходе усилителя 8,близкого к нулю. Затем он запускает блок 10 управления — начинается цикл измерения, состоящий из многократно повторяющихся тактов равной длительности Т, причем в нечетных тактах проводятся поверки нуля, а в четных — элементарные измерения.

Выходной сигнал усилителя 8 в начале i-oro четного такта может быть представлен в виде суммы следующих слагаемых

КЕ+ Vî+ t+ < " где Vo — постоянная составляющая дрейфа, обусловленная исходной разбалансировкой тензомоста 3;с(.„ +с(2 — прогрессирующая составляющая дрейфа, обусловленная изменением параметров измерительного тракта иэ-эа воздействия внешних и внутренних дестабилизирующих факторов, включающая в себя линейную (с). 1) и нелинейную (cl t2) составляющие; КЕ— информационная составляющая, где Ккоэффициент передачи измерительного тракта, равный произведению коэффициентов передачи тензомоста 3 и усилителя 8, E=Ep+5 М вЂ” суммарная величина относительных изменений сопротивлений плеч тензомоста 3 эа счет воздействия образцового резистора Е и магнитострикции 8 Л (Л— тензочувствительность рабочего тензорезистора 4).

Если длительность одного такта равна T„ то выходной сигнал усилителя 8 в четырех тактах, предшествующих i-тому, равен

+ (+ 2

VI 2= KE+VP+Ы.„(С-Tj+cLg(tT)

0;> =Чо+с11(г. 2T)+at (t-2T)

Ч„ 4 =КЕ+Чо+ Ы„(-3T)+ d g(t-çò)

Этот сигнал с выхода усилителя одновременно поступает на вход вычислительных устройств 9 и 11. Выходной сигнал вычислительного устройства 9, формируемый в начале

960688

Формула изобретения

20

25 каждого четного такта, например, i-го как

Й = V V 1+ 1 - э 1-2 2 и, следовательно, равный д9=КЕ- 1Т

° поступает на первый вход сумматора

12„ где осуществляется запоминание его уровня до начала следующего четного такта. Выходной сигнал вычислительного устройства 11, формируемый в начале каждого нечетного так,та, например, i-?-ого, как д Ч12 +V44 . Ч,2 1-З и, следовательно, равный д„„=KE+d. Т

2 поступает на второй вход сумматора

12, где осуществляется запоминание его уровня до начала следующего нечетного такта. Выходной сигнал сумматора, формируемый как = 9 д1 и, следовательно, равный д =2КЕ, подается на вход блока 10, который изменяет сопротивление образцового резистора 1 на величину, пропорциональную текущему значению ь и в направлении (Ь)-+О.

Цикл измерения продолжается до тех пор, пока выходной сигнал сумматора не станет ранен нулю (изменение сопротинления образцового резистора прекращается), при этом

b=2KE=2K(E<+S7l) =О, т.е. Л = — . — .

Ео

Откуда видно, что измеряемая величина магнитострикции и ее знак опре деляются величиной установившегося значения сопротивления образцового резистора 1 и направлением его изменения в процессе измерения.

Способ испытан при измерении магнитострикции на стальных-образцах.

Результаты испытаниЯ показали, что использование изобретения позволяет н 1,5-2 раза повысить точность измерения магнитострикционных деформаций.

Тенэореэисторный способ измерения статической магнитострикции образца по авт.св. Р 602891, о т л и-ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности, к разностному сигналу, формируемому в начале каждого четного такта, начиная с четвертого, прибавляют дополнительный сигнал, формируемый в начале каждого нечетного такта путем вычитания результата поверки нуля, Фиксируемого в предыдущем нечетном такте, иэ полусуммы результатов элементарных измерений, Фиксируемых в двух соседних с ним четных тактах.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское снидетелъстно СССР

9 602891, кл. G 01- R 33/18, 1 78.

960688

Составитель A.Ãóñüêîâ

Редактор H.Пушненкова . Техред Л.Пекарь Корректор С.Шекмар

Заказ 7269/53 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул.,Проектная, 4