Устройство для измерения усилий Советский патент 1985 года по МПК G01L1/12 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к магнитоупругим преобразователям механических величин в электричеакий сигнал, и используется при измерении механических усилий (растяжения, сжатия и т.п.) в дистанционных системах автоматического контроля, например контроля усилия нажима валков -в технических линиях проката (толщина менее 0,1 мм Цель изобретения повышение чувствительности датчика. На фиг.1 показаны зависимости A(t) для сердечника марки 6000 НМ при частоте 10 кГц (кривая 1 соответствует давлению , а кривая 2 ,5 МПа), на фиг. 2 - конструктивная схема предлагаемого датчика. Магнитоупруг1 й датчик давления состоит из ферритового сердечника 1 с обмоткой 2 возбуждения и металлическими экранами 3. На ферритовый сердечник давление передается через стержень 4, выполненный из окиси алюминия, проходящий через отверсти в верхней крышке 5 термостата 6. Се дечник 1 с обмотками 2 возбуждения и экранами 3 закреплен в корпусетермостате 6 с помощью болтов 7, проходящих через платформу 8 в виде текстолитовой прокладки. Другая текстолитовая прокладка установлена под стержнем 4 для равномерной передачи давления от стержня 4 на сердеч ник 1. Термостат снабжен нагреватель ным элементом 9 и термопарой 10. Предлагаемая конструкция магнитоупругого датчика давления, чувствительный элемент которой выполнен из высокопроницаемого феррита марки 6000 НМ, при использовании в качеств датчика механического давления обеспечивает выявление нового свойства, а именно повышенной чувствительности вследствие резонансного спада магнит ной проницаемости феррита вследствие возбуждения феррита при возбуждении естественного ферромагнитного резонанса. Установлена возможность измерени давления по резонансному измерению величин магнитной проницаемости JK сердечника (зависимость (К от t им ет вид, показанный на фиг.1) и выяв лено, что при частоте поЛя возбужде ния 10 кГц и отсутствии внешних пол в магнитном экранированном элементе при температуре, близкой к температуре фазового перехода феррита, в нагруженном сердечнике возникает явление естественного ферромагнитного резонанса, наблюдается спад величины |и, а следовательно, и изменение индуктивности обмотки возбуждения и тока в ней. При этом требуемая температура поддерживается с помощью термостата. Изменение магнитной проницаемости на участке спада f сп j соответствующее какому-то заданному изменению давления ар, и отнощение 4|U -р/др резко возрастает по сравнению с и & fl/ /лр до участка спада (фиг.1). Следствием является повышение тензочувствительности датчика давления до 10% на 1 Ша. Термостат выполнен из пенопластового цилиндра 900-700500 мм, ограниченного металлической крышкой, сердечник - в виде цилиндра 12,05,0 х5,5 мм из магнитомягкого феррита марки 6000 НМ, стержень - из алюминиевых сплавов, платформа и прокладки из текстолита, обмотка сердечника намотана проводом ПЭЛШО диаметром 0,2 мм (50 витков), экран сердечника бьт выдавлен из медной фольги толщиной 0,2 мм. Перед началом работы проводится калибровка датчика, для чего в термостате устанавливают температуру на 5° ниже температуры фазового перехода, на обмотку возбуждения по-дают ток с частотой, равной частоте естественного ферромагнитного резонанса сердечника. К стержню прикладывают известные механические усилия Р(, Р, Р и т.д. При изменении уси-, ЛИЯ изменяется магнитная проницаемость сердечника, что приводит к изменению полного электрического сопротивления R обмотки. Полученная зависимость полного электрического сопротивления от приложенного известного механического усилия Р , Pj, Pj и т.д. является калибровочной кривой для данного типа датчиков. Калибровка датчика показала, что изменение нагрузки на 1 Н соответствует изменению полного электрического сопротивления обмотки на 10%. Магнитоупругий датчик давления работает следующим образом. В термостате поддерживается тем;пература 110 ±0,5°С, на обмотку 2 возбуждения подают ток с частотой.

равной частоте естественного ферромагнитного резонанса феррита, к стержню А прикладывают измеряемое механическое усилие. Приложенное к сердечнику измеряемое усилие Р обусловливает возникновение в нем механических напряжений d , которые вблизи температуры фазового перехода определяют выравнивание внутреннего эффективного поля анизотропии с частотой возбуждения переменного электромагнитного поля (эффект естественного ферромагнитного резо1822864

нанса), вызывающих резонансное изменение величины магнитной проницаемости .сердечника И, соответственно, изменение полного электрического сопротивления катушки и тока в ней.

Величина полного электрического сопротивления определяется с помощью прибора типа Е12-2. Сопоставляя измеренную величину полного электрического сопротивлений с калибровочной кривой указанного датчика, определяют величину измеряемого механического усилия.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЙ, содержащее силопередающий элемент, магнитоупругий преобразователь с чувствительным к давлению магнитоприводом и обмоткой, о 20 личающееся тем, что с целью повышения чувствительности, оно снабжено термостатом и источником тока, магнитоупругий преобразователь снабжен экраном из электропроводящего материала, а магнито- .: привод преобразователя вьтолнен из магнитомягкого феррита, причем преобразователь с экраном размещены в термостате, источник тока соединен с обмоткой преобразователя, при этом частота тока равна частоте ферромагнитного резонанса феррита, а температура, поддерживаемая в термостате, равна температуре фазового перехода феррита. 60 80 700 ten f20 мпе/оатура t. Фиг- /