Магнитоупругий преобразователь усилий Советский патент 1985 года по МПК G01L1/12 

1 Изобретение относится к технике измерения сил, в частности, к преоб разователям, основанным на изменени магнитных свойств материала в зависимостн от нагрузки. Известен магнитоупругий преобразователь УСИП1Й, содержащий консоль но закрепленный магнитопровод с обмотками, выполненный .в виде равно бедренной трапеции с окном, образованным двумя перемычками, связывающими середину большего основания с вершинами малого основания, а перемычки расположены по обе стороны нейтральной плоскости fij. Недостатком этого датчика являет ся низкая чувствительность из-за большой его высоты. Известен также магнитоупругий преобразователь усилий, содержащий консольно закрепленнь1й магнитопрово с обмотками, выполнённьй в виде .равнобедренной трапеции с окном, образоваишм двумя перемычками, свя зывазощими середину большего основания с веришнами малого, основания., а перемычки расположены по обе стороIны нейтральной плоскости параллельно ребрам в парах и попарно с ними в параллельных плоскостях C2J. Указанный преобразователь на выходе имеет амплитудно-модулированиый сигнал (AM), Использование его в цифровых системах без применения дополнительных преобразователей ана лог-код невозможно. Кроме того, в Системах связи и телемеханики, где измерительны сигнал передается на большие расстояния, амшштудномодулированный сигнал не обеспечивает достаточной помехозащищенности. Цель изобретения - повышение пом хоустойчивости при передаче сигнала на большие расстояния за счет обеспечения возможности получения на вы ходе преобразователя фазомоДулирова кого импульсного сигнала. Указанная цель достигается тем, что в магнитоупругом преобразователе усилий, , содержащим консольно за крепленный магнитопровод с обмоткам намагничивания и измерения, выполне ньш в виде равнобедренной трапеции с окном, образованным двумя перемыч ками, связывающими середину большог основания с вершинами малого и расположенного по обе стороны нейтраль ной плоскости параллельно ребрам в 62 парах и попарно с ними в параллельных плоскостях, обмотка намагничивания разделена на две части, расположенные по обе стороны средней точки больщрго основания трапеции, причем одна часть обмотки подключена к источнику пипообразного линейно падающего тока, а другая к источнику пилообразного линейно растущего тока и к выходу измерительной обмотки под.ключен нуль-орган. На фиг. 1 представлена конструкция магнитоупругого преобразователя усилий; на фиг. 2 - две проекции преобразователя без обмоток; на фиг. 3 схема замещения магнитной цепи; на фиг. 4 - графики, поясняющие принциц действия преобразователя. Преобразователь содержит (фиг. 1) магнитопровод 1 с четырьмя стержнями 2-5, ребра трапегщи и перемычки, обмотки намагничивания 6, 7 и измерения 8, нуль-орган 9. Один из концов магнитопровода 1 закрепляется, а к второму прилагается измеряемое усиление. На обмотку 6 подается пилообразный линейно подающий ток, а на обмотку 7 - пилообразный линейно растущий ток. К выходу измерительной обмотки 8 подключен нуль-орган 9. В схеме замещения (фиг. 3) R|, Mi мз ич соответственно магнитные сопротивления стержней 2-5; Ri4, К|Ц5 магнитные сопротивления участков ас, се и bd; , F, магнитодвижущие силы, созданные обмотками намагничивания; Ф , ф, Фз магнитные потоки, протекающие через участки cab, cde, bd. На фиг. 4 Фо - магнитный поток при Рр - магнитный поток при и - выходное напряжение нульоргана; % фаза выходных импульсов при YP - фаза выходных импульсов при PjO. Преобразователь усилий работает следующим образом. Когда измеряемое усилие Р равно нулю, магнитная цепь си т4етрична i М( Магнитные потенциалы точек b и d по времени изменяются, вследствие чего изменяется магнитный поток 4 0 (Фиг. 4). Изменение магнитного потока Ф индуцирует в измерительной обмотке ЭДС, которая подается на вход нульоргана 9. В моменты Ц, t, tj, ког3 . да ф 0, нуль-орган вьщает короткие импульсы и„(, . Фаза выходного импуль са в этом случае равна %.. Под действием усилий стержни 2 и 4 растягиваются, 3 и 5 сжимаются. Нагнитные сопротивления R, R увеличиваются, а RM и RMJ уменьшаются. Маг нитный поток ( изменится по закону ф (см. фиг. 4). В этом случае на в ходе нуль-органа импульсы получаются в моменты Ц , tj, tj и фаза выходного сигнала будет . Изменение усилия Р приведет к изменению фазы . На выходе преобразователя 764 получим импульсы, фаза которых зависит от величины ус;1пия Р. В предложенном преобразователе выходной сигнал является фазомодулированным импульсным сигналом (ФИМ). Пля использования этого преобразователя в цифровых системах не требуется дополнительного аналого-цифрового преобразователя. Помехоустойчивость фазомодулированного импульсного сигнала при передаче на большие расстояния на порядок выше, помехоустойчивости амплитудно модулированного сигнала.

МАГНИТОУПРУГИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УСИЛИЙ, содержащий консольно закрепленный магнитопровод с обмотками намагничивания и измерения, выполненный в виде равнобедренной трапеции с окном, образованным двумя перемычками, связывающими середину большего основания с вершинами малого, и расположенными по обе с-го- РОНЫ нейтральной плоскости параллельно ребрам в парах и попар,но с ними в параллельных плосг костях, отличающийся тем, что, с целью повьпиения помехоустойчивости при передаче сигнала на большие расстояния, обмотка намагничивания разделена на две части, расположенные по обе.стороны средней точки большого основания трапеции, причем одна часть обмотки подключена к источнику пилообразного линейно падающего тока, а другая - к .источнику пилообразного линейно растущего тока и к выходу измерительной обмотки подключен нуль-орган.

Фиг. 2

Фиг.Ъ

-

UHO

tf r r

V,

k

. t(f)

ФигЛ