Устройство для измерения усилия Советский патент 1988 года по МПК G01L1/12 

p(t}

со 00

4

СО

сз:

QO

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для дистанционного измерения статического и динамического усилия.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет снижения динамической погрешности.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит магнитоупру- гий преобразователь (МУП) 1, резистор R1, стабилизирующий ток питания, через который намагничивающая обмотка 2 МУП подключена к источнику 3 напряжения прямоугольной формы.

Измерительные обмотки 4 МУП 1 соединены с избирательными преобразователями 5 и 6 переменного напряжения в постоянное. Выход избирательного преобразователя 5 переменного напряжения в постоянное через масштабное звено 7 подключен к одному из входов схемы 8 измерения разности потенциалов, на выходе которой включен регистратор 9. Второй вход схемы 8 измерения разности потенциалов соединен с выходом избирательного преобразователя 6 переменного напряжения в постоянное.

Избирательные преобразователи 5 и 6 переменного напряжения в постоянное настроены соответственно на первую и одну из высших гармоник выходного напряжения МУП 1. Они выполнены по одной электрической схеме.

Устройство работает следующим образом.

При P(t)0 ЭДС, индуктируемые потоком намагничивающей обмотки 2 МУП в дифференциально включенных измерительных обмотках 4, равны по величине. Сигналы на выходах избирательных преобразователей 5 и 6 переменного напряжения в постоянное, а следовательно, и напряжение, поступающее на регистратор 9, равны нулю.

При воздействии на МУП 1 усилия Р (t) в его магнитопроводе возникает анизотропия магнитных свойств и перераспределение магнитного потока, вследствие чего ЭДС измерительных обмоток 4 получают приращения противоположного знака, образующие выходной сигнал. Несинусоидальный выходной сигнал МУП 1 может быть представлен в виде ряда гармонических составляющих, которые по принципу суперпозиции рассматриваются независимо друг от друга и описываются формулой

5

0

e(t)K,KJ, где К,

,V(t)+ () cos((0t-(f), (1)

коэффициент, зависящий от свойств материала магнито- провода и конструктивных параметров МУП 1; Kj-- коэффициент, определяемый

конструкцией МУП 1 , 1, const - стабилизированная амплитуда гармоники тока питания в намагничивающей обмотке 2; . со - круговая частота гармоники

выходного сигнала; P(t) - измеряемое усилие.

Из формулы (1) видно, что динамическая погрешность пропорциональна

dP „

-г- . Поэтому, после выделения огибаюос

щей модулированного колебания, на- 5 пряжение U(t) на выходе избирательного преобразователя 5 переменного напряжения в постоянное, настроенного на первую гармонику, в соответствии с уравнением (1) равно

30

U,(t)K,K т ,со. P(t

(2)

где I,

со. амплитуда первой гармоники намагничивающего тока; круговая частота первой гармоники.

Поскольку .I.V «i 1, то разложив

подкоренное выражение в биномиальный ряд и ограничившись линейными членами, получим

1

Uy (t)K,,co,P (t) +

Ф1.

2u,P(t)

Аналогично находят соотношение для напряжения Ug (t) на выходе избирательного преобразователя 6 переменного напряжения в постоянное, настроенного на гармонику с частотой CJ- :

UfcCt) к,

1 ,dP

cOnP(t)

(t)

() l (4)

где

I - амплитуда

n-й гармоники намагничивающего тока.

Коэффициент К передачи масштабного звена 7, представляющего собой делитель напряжения, выбран в соответствии с выражением

KT

со,

со,

(5)

1384969

пающий на регистратор 9, при этом определяется выражением

и; u,(t)K;-u5(t) Kg

2

K.,CO,(- l)P(t).

(8)

Изобретение относится к измерительной технике.-Цель изобретения - повышение точности устройства за счет снижения динамической погрешности измерений. При воздействии на преобразователь 1 усилия в его магнитопро- воде возникает анизотропия маги. свойств и перераспределение маги, потока, вследствие чего ЭДС измерительных обмоток 4 получают приращения противоположного знака, образующие выходной сигнал, который описан формулой. Схема 8 измерения разности потенциалов осуществляет вычитание выходных напряжений избирательного преобразователя 6 переменного напряжения в постоянное (ШШП) 4 масштабного звена 7, вьшолненного в виде масштабного усилителя, включенного между выходом ППНП 6 и одним входом схемы 8 измерения разности потенциалов, другой вход которой соединен с выходом ГШНП 5. Сигнал, поступающий на регистратор 9, не содержит динамической погрешности. 1 ил. с SS (Л

Схема 8 измерения разности потенциалов осуществляет вычитание выходных напряжений избирательного преобразователя 6 переменного напряжения в постоянное и масштабного звена 7. Поэтому напряжение Ug, поступающее . на регистратор 9, определяется формулой

Ug u,(t)-U,(t)K,Kg K.K,)(l-)P(t),

(6)

где К - коэффициент передачи схемы измерения разности потенциалов .

Масштабное звено 7 может быть вы- полнено также в виде масштабного усилителя с коэффициентом передачи

„ Imi со п

JS.- -

(7)

включенного меззду выходом избиратель- нбго преобразователя 6 переменного напряжения в постоянное и соответствующим входом схемы 8 измерения разности потенциалов. Другой вход схемы 8 измерения разности потенциалов при этом соединен с выходом избирательного преобразователя 5 переменного напряжения в постоянное. Сигнал, посту0

5

0

5

0

5

Таким образом, показания регистратора 9 пропорциональны только величине P(t) и не содержат динамической погрешности.

Формула изобретения

Устройство для измерения усилия, содержащее магнитоупругий преобразователь, намагничивающая обмотка которого через резистор подключена к источнику напряжения прямоугольной формы, а измерительные обмотки соединены с избирательным преобразователем переменного напряжения в постоянное, схему измерения разности потенциалов и регистратор, отличающее- с я тем, что, с целью повьш1ения точности измерения за счет снижения динамической погрешности, оно снабжено дополнительным избирательным преобразователем и масштабным звеном, причем входы избирательных преобразователей включены параллельно, выход одного избирательного преобразователя соединен с первым входом схемы измерения разности потенциалов, к выходу которой подключен регистратор, а выход другого связан с вторым входом схемы измерения разности потенциалов через масштабное звено.