Устройство для измерения механических напряжений Советский патент 1983 года по МПК G01L1/12 

Устройство относится к силоиэмеритепьной технике и может быть использовано для измерения механияеЬних напряжений в ферромагнитных материалах

Известно ь стройство, содержащее намагничивающую систему, выполненную в виде ряда коаксиально расположенных намагничивающих катушек и четырех измерительных зондов, ориентированных перпендикулярно кон рОлируемой поверхности fl.

Недостатком этого устройства является сильное влияние возможного перекоса его относительно контролируемой поверхности из-за наличия зондов и сложность в его настройке и регулировке.

Наиболее близким по технической сущности.является устройство для определения механических напряжений содержащее две намагничивающие и дв измерительные катушки, ориентированные нормально к контролируемой .поверхности, причем линии, соединяющие между собой намагничивающие и измерительные катушки, взаимноперпендикулярны. Намагничивающие ка.туш соединены между собой согласно и подключены к источнику переменного тока, а Измерительные - встречно и соединены с индикатором, в качестве которого служит измерительный вольтметр 2 ..

При приложении к контролируемому изделию механических напряжений распределение силовых линий на- его поверхности изменяется, величина магнитного потока, проходящего через каждую измерительную катушку, окажется неодинаковым (в одной из них будет уменьшаться, а в другой - увё личиваться 7. Следовательно, и измерительных катушках появится сигнал пропорциональный, в некоторых пределах, величине механических напряжений.

Недостатками этого устройства яв ляются магнитоупруго а насыщение, которое проявляется в том, что, начиная с некоторого значения напряжения, выходной сигнал устройства больше не изменяется, несмотря на то, что прикладываенфле механические напряжения возрастают; магнитруп угий гистерезис, проявляющийся в несовпадении Кривых выходной сигнал величина механических напряжений при нагрузке и разгрузке контролируемого изделия.

Кроме того,-выходной сигнал устройства сильно зависит от перекоса его относительно контролируемого изделия. Всё, это заметно снижают точность измерения механических напряжений,

Целью изобретения является повышение точности измерения за счетисключения гистерезиса и магнитоупругого насыщения.

Поставленная цель достигается тем, что известное устройство для измерения механических напряжений, содержащее дбе намагничивающие и две измерительные катушки, оси которых перпендикуляр ны контролируемой поверхности, источник переменного тока, соединенный с намагничивающими катушками, и индикатор, снабжено двумя дополнительными измерительными и одной возбуждакщей катушками, нсточником постоянного Напряжения, ключом,.конденсатором и коммутатором, причем измерительные катушки расположены по углам прямоугольника и соединены через коммутатор с индикатором, намагничивающие катушки расположены на линии, перпендикулярной двум противоположным сторонам прямоугольника ; и ° возможностью п эремещения, а возбуждающая катушка охватывает измерительные и намагничивающие катушки, соединена параллельно с конденсатором и .через ключ и колвлутатор с источником постоянного напряжения, при.этом ее ось расположена в точке пересечения диагоналей прямоугольника.

Благодаря снабжению устройства возбуждающей катушкой и расположению всех остёшьных катушек внутри последней, источнику постоянного напряжения/конденсатору и коммутатору, сводится к минимуму ошибка за счет магнитоупругого гистерезиса, а выполнение намагничивающих катушек подвижными и наличие двух дополнитель-, ных измерительных катушек устраняет магнитоупругое насыщение и позволяет выявить и устранять возможный перекос устройства относительно контролируемого изделия.

На чертеже представлена конструкг ция устройства Л проекция кату1аек на контролируемую поверхность ) и блок-схема его включения.

Устройств о содержит четыре измерительные катушки 1 - 4, оси .которых перпендикулярны контролируемой поверхности. Все измерительные кадушки соединены через коммутатор 5,. в качестве которого а простейшем случае может служить обыкновенный переключатель, с индикатором 6 Намагничивающие катушКи 7 и 8 соединены между србой парсшлельно и согласно, подключены к источнику 9 переменного тока. Они расположены на линии, соединяющей середины противоположных сторон прямоугольника и выполнены с возможностью смещения вдоль нее. Возбуждающая катушка Ю ориентирована также как и все остальные катушки, нормально к контролируемой поверхности и охватывает

все последние. Она соединена через ключ 11, управляемый коколутатор 5, , с источником 12 постоянного напрйжекия. Параллельно возбуждающей катушке включен конденсатор 13.

Устройство работает сттёдукяцим об разом.

Предварительно установив рабочий ток в намагничивающих катушках 7 и 8, располагают устройство на контрог лируемой поверхности таким образом чтобы линии, соединяющие, например, измерительные катушки 2 и 1 с намагничившощей 7, были близки к направлению нормальных механилхеских напряжений, действующих в изделии.

Убеждают :я в отсутствии перекоса устройства относительно изделия. Дрш этого коммутатором 5 соединяют, например, измерительные катушки 1 и 3 навстречу друг к другу и выход их подключают к индикатору б . При наличии перекоса, принимгаот меры к его устранению. В случае необходимрсти контроль перекоса осуществляют периодически. ;

В рабочем положении соединяют коммутатором 5 катушки 1 и 3, а также 2 и 4 согласно между собой, а между парами вс,тречно и выход пар Соединяют с индикатором. Так как приложение механических напряжений к ферромагнетику всегда приводит к появлению анизотропии магнитной проводимости, на поверхности контрсширу.емого изделия во взаимноперпендикулярном направлении, то в катушках, например, 2 и 4 сигнал будет увели: чиваться, а в катушках 1 и 3 - уменьшаться или,наоборот (в зависимости от знака механических напряжений). ; . Наибольшая чувствительность устройства к механическим напряжениям, показывает экспертлент, наблюдается в том случае, когда угол, обраi з6ванш2й катушками 1, 7 и 2 и со; о 8етственно 4, 8 и 3 будет равен i &(F. Однако при достаточно больших {Механических напряжениях часто наб лкщается магнитоупругое насыщение

когда величина выходного сигнала устройства, начиная с некоторого зна- ; чения напряжений, больше не изменяется. Уменьшая 1ши увеличивая отмеченный выше угол, т.е. смещая намагничивающие катушки от измери- тельных, можно устранить это насыщение и получить более высокую линейность, хотя при этом несколько уменьшается чувствительность устройства к механическим напряжениям.

Перёд каждым измерением или периодически с помощью ключа 11 и коммутатора 5 заьикают цепь источника 12 постоянного напряжения и в контуре, образованном конденсатором 13 и возбуждающей катушкой 10, образуются затухающие колебания тока, а,, следовательно, и магнитного поля, создаваемого этой катушкой.

0 Амплитуду этого поля, в силу кратковременности процесса затух:ания колебаний, можно выбрать достаточно большой, чтое заведомо достичь магнитного равновесия участка контроли5 РУемой поверхности. В силу встречного включения пар измерительных каТушек, индикатор не будет регистрировать колебания тока в возбуждающей KaTjratnce.

Таким образом, ус фбйство позволя0ет существенно . повысить точность измерения механических напряжений, вследствие того, что устраняется магнитоупругое насыщение за счет

шшолнения намагиичившощих катушек

5 подвижными. Сводится к минимуму

.оишбка за счет магнитоупругого гистерезиса, благодаря снабжению устройства возбуждающей катушкой и размещение ее таким образом, что она практически не мешает производить измерения в любой момент времени.,

Кремле того, устранена ошибка изза возможного перекоса измерительного устройства относительно контролируемого . изделия , благодаря снабжению устройства двумя дополнительнь&чк измерительными катушками.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ, содержащее две намагничивающие и две измерительные катушки, оси которых перпендикулярны контролируемой поверхности, источник переменного тока, соединенный с намагничивающими ка тушками, и индикатор, о т л и ч а -. ю щ е е с я тем, что, с целью повыг шения точности измерения путем исключения гистерезиса и магнитоупругото насыщения, оно снабжено двумя дополнительными измерительными, и одной возбуждающей катушками,источником постоянного напряжения, ключом, конденсатором и коммутатором, причем измерительные катушки расположены по углам прямоугольника и соединены через коммутатор с индикатором, намагничивающие катушки расположены на линии, перпендикулярной двум противоположным сторонам прямоугольника с возможностью перемещения, а возбуждающая катушка охватывает измерительные и намагничивающие катушки, соединена параллельно с конденсатором и через ключ и коммутатор сл с источником постоянного напряжения, при этом ее ось расположена в точке пересечения диа гоналей прямоугольника. со 4