Магнитоупругий датчик давления Советский патент 1987 года по МПК G01L9/16 

113

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть и(пользовано для контроля давления жидкостей и газов.

Цель изобретения - повышение коэффициента лреобраэования и точности.

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый датчик, продольный и поперечный разрезы; на фиг. 2 - зависимости сигналов измерительных обмоток от измеряемого давления и выходная характеристика датчика.

Магнитоупругий датчик давления состоит из полого стержня 1, являющегося чувствительным элементом,внешнего магнитопровода в виде двух сердечников 2 и 3, например, П-образной формы, обмоток 4 намагничивания и измерительных обмоток 5 и 6. Внутренняя полость 7 в виде глухого продольного отверстия стержня 1 выполнена

так, что ее ось смещена относительно оси стержня 0,-0 на величи ну е. В связи с этим толщина стенок полого -стержня вдоль окружности изменяется от минимальной величины ( (R-r)-e) до 1аксимальной (Ъ,д(К-г +е). Сердечник 2 примыкает к полому стержню 1 со стороны самого тонкого участка стенки, а сердечник 3 - со стороны самого толстого.

Магнитоупругий датчик давления работает следующим образом.

При подключении обмотки 4 намагничивания к источнику переменного тока в поверхностном слое полого сте ня 1 появляется магнитный поток Ф, разветвляющийся на два равных парал

лельных потока Ф и Ф, каждый из которых, пройдя через воздушные зазоры, попадает в свой сердечник

ф Ф.

ЭДС наведенные в измерительных обмотках этими потоками, равны

ЕЛ,)Е,/(Ф).

В этой связи результирующая ЭДС на выходных зажимах датчика равна нулю:

Е..,Еу(П)-Е,(П)0.

Давление рабочей жидкости во внутренний полости 7 вызывает деформацию стенок полого стержня 1.

Так как внутренняя полость эксцентрична внешней цилиндрической поверхности чувствительного элемента, то деформации его стенок будут несимметричными: деформация тонкого участка больше деформации толстого участка стенки стержня. Это обуславливает перераспределение магнитных потоков

и (,:

Ф ф

1

Ф Ф

,. -L

-t

1

- - - I

1+ ri

0

5

где R ,R - магнитное сопротивление участка магнитной цепи, проходяп;ей по полому стержню в зоне самого тонкого и самого толстого участка его стенки соответственно.

Как видно из представленных выражений, магнитный поток Ф, проходящий по утолщенному участку полого стержня, возрастает с ростом давления, а поток Ф уменьшается, так как R пада- 0 ет, а Е возрастает. Сумма потоков ф и при условии, что напряжение питания намагничивающей обмотки неизменно, остается равной Ф.

Перераспределение магнитных потоков Ф и ф вызывает соответствующие изменения ЭДС Е ,( ФJ и Е,(,) в обо Э с ь

мотках 6 и 5, сцепленных с ними:

Е

с ростом давления увеличивает- J4 fj) снижается. Зависимости

0

t ся, а Е

Ej f(p) и (p) показаны на фиг. 2. Результирующая ЭДС датчика, равная разности (фиг. 2), с

ростом измеряемого давления изменяется от О до Е pgj , равного:

Е,

ЕЛР„,)-Е,(Р„

ре}.ном

где Р - номинальное измеряемое давление.

Таким образом, предлагаемое тех- ническое решение по сравнению с известным обеспечивает при воздействии измеряемого давления перераспределение магнитных потоков, проходящих по тонкому и толстому участкам стенки чувствительного элемента, что определяет существенное увеличение магни- тоупругой чувствительности датчика. Благодаря встречному включению измерительных обмоток 6 и 5, находящихся в одинаковых температурных условиях, устраняется аддитивная составляющая температурной погрешности, что при одновременном увеличении чувствительности способствует увеличе- .нию точности измерения.

Формула изобретения

Магнитоупругий датчик давления, содержащий чувствительный элемент в виде стержня, выполненного с глухим продольным каналом и охваченного намагничивающей обмоткой, замыкающий магнитопровод, охватываю1ций намагни

чивающую обмотку, и измерительную обмотку, отличающийся Tef., что, с целью повьшения коэффицн- е а преобразования и точности, в нем ось продольного канала смещена относительно оси стержня, замыкающий магнитопровод выполнен в виде двух П-образных сердечников,-размещенных диаметрально противоположно в плоскости осей стержня и канала и обращенных полюсами к внещней поверхности стержня, а измерительная обмотка выполнена в виде двух обмоток, раз- мещеш ых на П-образных сердечниках и включенных встречно.

Изобретение относится к конт- рольно-измерите/Гьной технике. Цель у,изобретения - повышение коэффициента преобразования и точности. Устр-во обеспечивает при воздействии измеряемого давления перераспределение магнитных потоков, проходящих по тонкому и толстому участкам стенки чувствительного элемента, что определяет увеличение магнитоупругой чувствительности датчика. Благодаря встречному включению измерительных обмоток 6 и 5, находящихся в одинаковых температурных условиях, устраняется аддитивная составляющая температурной погрешности, что способствует увеличению точности измерения. 2 ил. i (Л А-А т J (риг{

Р.МПа

Редактор М.Петрова

Составитель А.Соколовский Техред M.MopicinaJi

Заказ 4119/37

Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

(риг.г

Корректор М.Шароши