Магнитоупругий измеритель Советский патент 1987 года по МПК G01L1/12 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для дистанционного измерения статических и динамических усилий, давлений.

, Целью изобретения является повыше ние точности путем снижения динами- |ческой погрешности при измерении перменных во времени усилий.

На чертеже представлена функциональная блок-схема предлагаемого устройства.

Намагничивающая обмотка 1 магнито упругого датчика 2 подключена к ис- точнику 3 питания. Дифференциально включенные измерительные обмотки 4 и 5 датчика 2 соединены с включенными последовательно амплитудным детектором 6, модулятором 7 и регистратором 8. К измерительным обмоткам датчика 2 подключен также вход фазового детектора 9, второй вход которого подключен к выходу источника 10 опорного напряжения, а выход через умножитель 11 соединен с управляющим входо модулятора 7. Устройство работает следующим образом.

При измерении усилия, равного нулю, ЭДС индуктируемые потоком намагничивающей обмотки 1 датчика 2 в его дифференциально включенных измерительных обмотках 4 и 5 равны по величине , Выходное напряжение устрой

ства, постуйающее на регистратор 8, равно нулю.

При воздействии на датчик давле- ния или усилия, изменяющегося во времени, в его магнитопроводе возника- ет перераспределение магнитного потока, вследствие чего ЭДС измерительных обмоток получают приращения противоположного знака. Разностный сигнал измерительных обмоток после вьще- ления с помощью амплитудного детектора 6 огибающей модулированного колебания имеет вид

l,(t) (t)(1+0,5f2), (1) где К

1

IV .

X .

коэффициент, определяемый свойствами материала магни топровода и конструктивными параметрами датчика;. коэффициент, определяемый конструкцией датчика; стабилизированная амплитуда тока намагничивающей обмотки;

W - стабилизированная угловая

частота тока намагничивающе обмотки; P(t) - измеряемое усилие;

I/ - сдвиг фазы выходного сигнала магнитоупругого датчика относительно фазы сигнала источника 10 опорного напряжения.

1 J dP/dt wP(t)

В выражении (1) динамическая погрешность определится члейом с/.

Фазовый детектор 9, сравнивающий фазы опорного напряжения источника 10 и выходного сигнала магнитоупругого датчика 2, формирует постоянное напряжение, пропорциональное сдвигу фаз между сравниваемыми сигналами, не зависящее от их амплитуд

ТТ - If 3 (2)

где KO - коэффициент пропорциональности.

Напряжение Ug возводится в квадрат с помощью аналогового умножителя 11, после чего подается на управляющий вход модулятора 7, на сигнальный вход которого подано напряжение (1). Напряжение на управляющем входе модулятора имеет види.

K,U| К,К

%

(3)

где К ч, - коэффициент усиления умножителя 11..

Коэффициент передачи К„ модулятом

ра 7 описывается выражением

(4)

1+к„и.,

где Кп - коэффициент пропорциональности, зависящий от характеристик элементов модулято- . ра 7.

Выходной сигнал устройства, поступающий на регистратор 8 с выхода модулятора 7, определяется выражением:

55

ш IIM W

(5)

которое с учетом (1) и (4) имеет вид Uet,,K,(t)(HO,5/2)j

1

i.(6)

В устройстве обеспечено выполнение условия ,jK 0,5 (7), что позволяет исключить динамическую погрешность Ugj,j (t) (8).

При измерении статических усилий сдвиг фаз If, а, следовательно, и вьг- ходное напряжение фазового детектора 4 равны нулю. При этом К 1.

Формула изобретения

Магнитоупругий измеритель, содержащий датчик, намагничивающая обмотка которого подключена к источнику питания, а измерительные обмотки соединены с амплитудным детектором, источник опорного напряжения и регистратор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем снижения динамической погрешности при измерении переменных во времени усилий, измеритель снабжен последовательно соединенными фазовым де тектором, умножителем и модулятором, при этом выход умножителя соединен с

управляющим входом модулятора, первый вход фазового детектора соединен с измерительными обмотками датчика и с входом амплитудного детектора, а второй вход - с выходом источника

опорного напряжения, второй вход модулятора соединен с выходом амплитудного детектора, а его выход - с входом регистратора.

Изобретение может быть использовано для измерения статических и динамических усилий, давлений. Цель изобретения - повышение точности измерений. Измеритель содержит обмотку 1, магнитоупругий датчик 2, источник 3 питания, измерительные обмотки 4 и 5, детектор 6, модулятор 7, регистратор 8, детектор 9, источник 10 опорного напряжения и умножитель 1-1 . Введение новых элементов и образование новых связей между элементами измерителя позволяет снизить динамичес кие погрешности при измерении переменных во времени усилий. 1 ил. (/) оо О5 ю со 05 05