Магнитоэлектрический динамометр Советский патент 1985 года по МПК G01L1/08 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может найти широкое применение для точных измерений усилий, массы, плот.ности, веса различных тел в широком диапазоне.

Цель изобретения - увеличение верхнего предела измерения и исклюг чение погрешности силового компенсатора от нестабильности магнитной индукции.

На чертеже приведена -конструкция динамометра (а) и его структурная схема (б),,

Устройство состоит из катушки силовой компенсации 1, катушки с двумя обмотками отрицательной жесткости 2, упругого подвеса 3, магнитной системы 4, магнитопровода 5, жестко соединенной пластины 6 и неподвижной пластины 7 емкостного датчика, источника стабильного тока 8, первого 9 и второго to модуляторов генератора импульсов 11, усилителя 12 и фазочувствительного вольтметра 13.

Измеряемое усилие Fy воздействует на чувствительный элемент динамометра - подвижную часть, содержащую на общем каркасе катушку силовой компенсации 1 с двумя обмотками отри цательной жесткости 2 rto краям. Подйижная часть закреплена с основанием с помощью упругого подвеса 3. Катушка силовой компенсации 1 расположена в рабочем зазоре магнитной сиетемы с постоянным магнитом 4 и магнитопроводом 5. С подвижной частью жеско соединены пластина б емкостного датчика перемещения, неподвижный электрод 7 которого закреплен на магнитопроводе 5. Обмотки отрицательной жесткости соединены с источником 8 стабильного тока через модулятор 10. Модуляторы 9 и 10 в токово цепи катушки силовой компенсации управляются синхронно от генератора 11. Разность напряжений в обоих полупериодах модуляции То/2 усиливается усилителем 12 и вьшрямляется фазочувствительным вольтметром .13.

Динамометр работает следующим образом.

Генератор 11 формирует симметричные прямоугольные импульсы модуляции с длительностью Т.

В течение, полупериода модуляции модуляторы 9 и 10, например, разомкнуты, а в течение второго полупериода замкнуты. Тогда в первом Полупериоде на чувствительный элемент динамометра воздействует только измеряемое усилие FX , а жесткость упругого подвеса определяется только механической жесткостью С . Под действием усилия упругий подвес 3 деформируется и подвижная часть перемещается на FX величину Х . Перемещение Xj преобразуется емкостным датчиком 7 в электрический сигнал li( , поступающий на вход разностного звена. Во втором полупериоде модуляторы 9 и 10 замкнуты, и на чувстёительНый элемент воздействует усилие где F, Вд1ао1ц- усилие цепи обратной связи магнитоэлектрического силового компенсатора с длиной витков LQ катушки 1, расположенной в зазоре с индукцией BO. Результирующая жесткость упругого продвеса Cg-uC, где

Во

L j г величина отрицатель4,С

Бо

ной жесткости, создаваемая катуигками 2 с длиной витков LC , током о при градиенте магнитной индукции grad В (о ширина зазора) .

Под действием усилия Гх-Р. подвижная часть перемещается на расстояние

F,-FK

г. Перемещение Хз преобСо-й.е

разуется емкостным датчиком в электрический сигнал 0 , который вычитается с сигналом О, и разность & U U|-и 2 усиливается усилителем 12, выпрямляется вольтметром 13 и ток поступает в катушку 1 силового компенсатора, создавая усилие FK , снижающее значение разности сигналов uU Uj-1/2 По малых величин в автокомпенсационной следящей системе. При достаточно большом значении коэфЛпциента преобразования системы с достаточной точностью можно считать А и О и уравнение преобразования системы запишется в виде

x-cTl -McTile

L oSfl

е

Из выражения измеряемой силы видим, что она в | Ю раз больше, компенсирующего усилия. С другой стороны, отрицательная жесткость.проюрциональна магнитной индукции в зазоре, а из 11822854

меряемое усилие также пропорциональ- образом, в динамометре ис лючается

но величине магнитной индукции Bj, и, как видим, измеряемое усилие не.зависит от магнитной индукции. Таким

основной источник погрешности силового компенсатора, обусловленный нестабильностью магнитной индукции.

МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДИНАМОМЕТР, содержащий чувствйтельньй элемент на упругом подвесе, магнитоэлектрический силовой компенсатор с подвижной катушкой, на которой размещены обмотки отрицательной жесткости и силовой компенсацииj емкостный датчик перемещения, включенный в электрическую схему уравновешивания, состоящую из модулятора, усилителя, соединенного с фазочувствительным вольтмет4)ом, синхронизированным генератором импульсов, и стабилизатор тока, отличающийся тем, что, с целью увеличения верхнего предела измерения и исключения Погрешности силового компенсатора от нестабильности магнитной индукции, в него введен второй модулятор, управляющий вход которого соединен с выходом генератора импульсов, при этом обмотка отрицательной жесткости через второй модулятор подключена к стабилизатору тока.