Измерительный преобразователь механических напряжений Советский патент 1983 года по МПК G01B7/24 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерениям механических напряжений с помощью среде-ТВ, использующих магнкгтоупругий эффект в контролируемом материале, и предназначено для измерений натяжения стальной полосы при прокате, а TaicHce может быть использовано и для опре деления нагрузок в металлоконструкциях.

Известен измерительный преобразователь механических параметров ферромагнитных материалов, используквдий явление зависимости магнитного патока в преобразователе .от механических и геометрических параметров ферромагнитных материалов. Он содержит незамкнутый магнитопровод, имеющий основание с двумя полюсными участками, расположенными на одной стороне основания, электрическую обмотку, питаемую постоянным током и охватывающую полюсный участок и датчик Холла, расположенный под полю сом второго полюсного участка 1 .

Хотя указашй 1й измерительный преобразователь используют для измерения механических напряжений, которые вызываю изменение магнитного потока в преобразователе за счет их влияния на магнитную проницаемость ферромагнитных материалов, он не обеспечивает уцовл творигельной точности результатов измерений в материалах с высокой кристаллографической текстурой. Это объясняется тем, что мешающее влияние кристаллографичес кой текстуры на магнитную проницаемост ферромагнитных материалов сравнимо с влиянием на нее измеряемьк механических напрялсений.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь, содержащий Ш -образный незамкнутый магнитопровод, имеющий основание с тремя последовательно расположенными на одной его стороне полюсными участками, электрическую обмотку, питаемую постоянным током и охватывающую первый полюсный участок, два датчика Холла, расположенных неподвижно соответственно под полюс aivte второго и третьего полюсных участков, делитель сигнала, соединенный входом с «датчиком Холла второго полюсного участка и соединенный выходом последовательно-встречно с датчиком Холла третьего полюсного участка 2 J.

Известный пре-образователь механических напряжений позволяет проводить измерения лищь в одном направлении, соответствующем его установке. Для проведения измерений по другим направлениям преобразоваггель неоСЬсодимо освободить ат закрепления, устанойигь по новому направлению и снова закрепить на поверхности контролируемого объекта. Эти операции обычно трудоемки, особенно если желаемые направления измерений заранее не известны.

Цель изобретения - повышение производительности измерений.

Указанная цель достигается тем, что в измерительном преобразователе механических напряжений, содержащем незамкнутый магнитопровод.имеющие основание с тремя последовательно расположенными на одной -его стороне полюсными участкакр, электрическую обмотку, питаемую постоян-ным током и охватывающую первый полюсный участок, два датчика Холла, расположенньЕх: соответственно под полюсами второго и третьего полюсных участков, делитель сигнала, соединённый входом с датчиком Холла второго полюсного участка и соединенный выходом последовательно-встречно с датчиком Холла третьего полюсного участка, полюсные участки магнитопровода вьшолнены в виде коаксиально расположенных трех полых цилиндров, дном которых является основание магнитопровода, а датчики Холла установлены на одной радиальной прямой линии с возможностью одновременного вращения вокруг оси цилиндров.

При таком вьшолнении измерительного преобразователя механических напряжений оба датчика. Холла имеют возможность располагаться вместе по любому заданному направлению, оставаясь в то же время под полюсами своих полюсных участков. Вследствие этого повышается производительность измерений, требующих получения результатов по нескольким различным направлениям.

На чертеже изофажен предлагаемый измерительный преобразователь механических напряженки в разрезе.

Преобразователь содержит незамкнуты магнитопровод, имеющий основание 1 с тремя последовательно расположенными полюсными участками 2-4, выполненными в виде коаксиально расположенных трех полых цилиндров, дном которых яв- L ляется основание 1. Первый полюсный участок 2 охватывает электрическая обмотка 5, питаемая постоянным током. Под полюсами второго и тра-тьего полюсных участков 3 и 4 расположены два датчика 6 и 7 Холла. Имеется делитель сигнала {не показан), который соединен вхрдом с датчиком Хопла 6 второго по люсного участка 3 и соединен выходом последовапгельно-встречно с датчиком 7 Холла третьего полюсного участка 4. . Оба датчика 6 и 7 Холла установлены под своими полюсами соответствующих полюсных участков, на одной радиальной прямой линии с возможностью одновремен ного вращения вокруг оси цилиндров. Для этого датчики 6 и 7 Холла закреплены на диске 8 с осью 9, которая ус.тановлена по геометрической оси полюсного участка 2 с возможностью вращения. Ось 9 свободным концом выступает над основанием 1, что позволяет изменять положение датчиков 6 и 7 Хотша под полюсами. Датчики 6 и 7 Холла вместе с диском 8 защищены немагнитной крыщкой Ю, прикрепленной к полюсному З частку 4. Измерительный преобразователь механических напряжений работает следующим образом. Преобразователь устанавливают на контролируемый объект 11 немагнитной 1фьш1кой 1О и закрепляют на нем. При подключении обмотки 5 к источнику постоянного тока (не показан) по полюсным участкам 2-4 .и материалу объек та 11 npoTeKaef магнитный поток. Вследствие различия в длине .магнитных цет1ей материал контролируемого объекта 11 между полюсными участками 2 и 3 находится в сильном магнитном попе, а между полюсными участками 3 и 4 в сравнительно слабом поле, В соответс вии с известными свойствами ферромагн тиков магнитная проницаемость материал контролируемого объекта 11 между полю ными участками 2 и 3 будет зависеть о величины кристаллографической текстуры материала и практически не бзтхет зависеть от механических; напряжений в материале, а магнитная проницаемость I материала между полюсными участками , 3 и 4 будет зависеть как от .рристаллогрефической текстуры, так и.от механических напряжений. Поэтому мвгнитный поток и вместе с ним сигнал соответсгвукяцего датчика Холла будет пропорциональным для полюсного учаспш 3 и датчика 6 величины кристаллографической текстуры, а для полюсного участка 4 и датчика 7 - как величине 1фисталлографической текстуры, так и величине механических напряжений. Поскольку датчик 6 Холла имеет . делитель сигнала (не показан), который соед5шен с датчиком 6 своим входом, а выходом - последовательно-встречно с датчиком 7 Холла, то выходной сигнал датчика 6, уменьшенный на коэффициент деления делителя, будет вычитаться из сигнала датчика 7. В результате общий выходной сигнал преофазователя при правильно выбранном коэффициенте деления будет неза&исим от величины кристаллографической текстуры материала контролируемого объекта 11. Правильный выбор этого коэффициента деления осуществляется его изменением до получения нулевого значения общего выходного сигнала преобразователя при отсут ь-. ствии механических напряжений в материале Контролируемого объекта 11 перед началом измерений. Использование предлагаемого преобразователя существенно упрощает элементы его крепления к объекту контроля я значительно ускоряет проведение испытаний.

ИЗМЕРИЗ ЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗСЙАТЕЛЬ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕдаЙ, содерясащий незамкнутый Магнигрпрород, имеющий основание с тремя посэтедовательно расположенными на одной его стороне полюсными участками, электрическую обмотку, питаемую постоянным током и охватьюакхцую пе1даый полксный участок, два датчика Холла, расположенных соответственно иод полюсами вгорогч и трё1ъега пэлкхзкых участков, делитель сигнала, .соединенный вкоДом с датчиком Холла второго полюсного участI ка и соединенный вьссодом Я1сх:ледовател1 ио-встречно с датчиком Холла третьего полюсного учартка, о т л и ч а ю щи и с я тем, что, с цепью повышения провэводюгельнрстн вэмере}шй, яолксяле участки магнитозфовода выполнены в ви-де соавсиально раотоложенных трех, полых цилишфов, дном которых является основание маапгатшровода, а датчики Холла установлены на одной радиальной П эяМой линни с возможностью одновременного вращения вокруг оси цилиндров.