Магнитоанизотропный измеритель механических напряжений Советский патент 1988 года по МПК G01L1/12 

2

4 ГО

ел

4ib

00

Изобретение относится к силокзиеритель- ной технике и может быть использовано для измерения механических напряжений и анизотропии конструкций и деталей, изготовленных из ферромагнитных материалов.

Цель изобретения - расширение диапазона измерения и повышение точности за счет устранения влияния зазора.

На чертеже представлена структурная схема измерителя.

Измеритель содержит устанавливаемый с зазором б на исследуемой поверхности маг- нитоанизотропный преобразователь 1 с двумя взаимно перпендикулярными П-образ- ными магнитопрОБОдами 2 и 3, на которых расположены соответственно обмотка возбуждения 4 и измерительная обмотка 5. В цепь питания обмотки возбуждения включен выпрямитель 6, соединенный выходом с дифференциальным усилителем 7. Выход усилителя 7 через последовательно соединенные первый регулируемый усилитель 8, первую схему 9 смещения и делитель 10 подключен к второму входу вычитателя 11, а через последовательно соединенные второй регулируемый усилитель 12 и схему 13 смещения - к первому входу перемножителя 14, к второму входу которого подключен выход вычитателя 11. Измерительная обмотка 5 через последовательно соединенные выпрямитель 15 и дифференциальны усилитель 16 подключена к первому входу вычитателя. Выход перемножителя 14 соединен с измерительным прибором 17.

Измеритель работает следующим образом.

Магнитоанизотропный преобразователь I устанавливают с зазором на исследуемой поверхности. На обмотку 4 возбуждения подают переменное электрическое напряжение. Через обмотку возбуждения протекает ток i.

Величину номинального зазора & выбирают достаточно большой из условия независимости тока возбуждения от измеряемых механических напряжений 6. При подаче в цепь обмотки возбуждения питания в измерительной обмотке 5 индуцируется электродвижущая сила, которая определяет нулевой сигнал Uo. При приложении к исследуемой конструкции механических напряжений в измерительной обмотке к нулевому сигналу Uo прибавляется полезный сигнал Us, величина которого пропорциональна в упругой области напряжениям о.

При работе исследуемой конструкции, например судового вала, вследствие биений, вибрации и г. д. происходят колебания зазора бн с амплитудой Аб. При этом выходное напряжение измерительной обмотки U« изменяется по закону (Ao-f ВоАб) + Ш/(Аб+ВбЛб), ток возбуждения - по закону i b-f-C б, где А, В, С - постоянные коэффициенты, зависящие от характеристик преобразователя. После выпрямления в блоке 15 напряжение измерительной обмотки Un, симмет

5

0

5

ричнее относительно общей точки схемы, подают на вход дифференциального усилителя 16, а на его выходе получают несимметричное напряжение (A«+BoA6) -i-Uf / (Ae+BtМ), которое подают на пер- вый вход вычитателя 11. На второй вход вычитателя с выхода делителя 10 подают напряжение U Uo/A ), такое, что , и . На выходе вычитателя остается напряжение, пропорцио0 нальное второму слагаемому напряжения измерительной обмотки UH Ue / (As Аб). Это напряжение подают на второй вход перемножителя 14, на первый вход которого с выхода схемы 13 смещения поступает напряжение и А -|- В Аб такое, что А«г А , Bf В .

В результате выполнения операции перемножения с выхода перемножителя 14 в измерительный прибор 7 поступает электрическое напряжение U, которое зависит от измеряемых напряжений 0 и не зависит от колебаний зазора Аб. Напряжения U и U формируют в канале обмотки 4 возбуждения. На выходе выпрямителя 6, включенного в цепь питания обмотки возбуждения, получают постоянное напряжение U, пропорциональное току возбуждения i:

и UH + Св6.

Это напряжение в дифференциальном усилителе 7 преобразуют из симметричной формы в несимметричную относительно общей точки. Затем это напряжение U, несущее информацию о зазоре, проходя канал, содержащий первый регулируемый усилитель 8, первую схему 9 и делитель 10, отрегулированные при настройке измерителя, преобразуется на выходе делителя 10 в на пряжение U, компенсирующее нулевой сигнал и его изменение от влияния зазора. А проходя через канал, содержащий второй регулируемый усилитель 12 и вторую схему 13 смещения, также отрегулированные при настройке, напряжение U на выходе схемы 13 преобразуется в напряжение и , устраняющее влияние колебаний зазора на полезный сигнал Us.

Таким образом, в измерителе изменения выходного сигнала преобразователя, вызванные колебаниями зазора, устранены с помощью электрических сигналов, также зависящих от колебаний зазора, но не зависящих от приложенных механических напряжений. Эти сигналы формируются путем выделения постоянного напряжения, пропорционального току возбуждения, зависящего от изменений зазора.

0

0

5

0

Формула изобретения

Магнитоанизотропный измеритель механических напряжений, содержащий два взаимно перпендикулярных П-образнЫх маг- нитопровода, на одном из которых расположена обмотка возбуждения, а на другом -

измерительная обмотка, выпрямители и измерительный прибор, отличающийся тем, что с целью расширения диапазона измерений и повышения точности, в него введены два дифференциальных усилителя, два регули- руемых усилителя, две схемы смещения, делитель, вычитатель, перемножитель, причем выпрямители включены в цепи обмотки возбуждения и измерительной обмотки, выходы выпрямителей подключены к дифференциаль

ным усилителям, выход одного из которых

соединен с первым входом вычитателя, а выход другого через последовательно соединенные первый регулируемый усилитель, первую схему смещения и делитель подключен к второму входу вычитателя и через последовательно соединенные второй регулируемый усилитель и вторую схему смещения к первому входу перемножителя, второй вход которого соединен с выходом вычитателя, а выход - с измерительным прибором.

Изобретение относится к силоизмери- тельной технике и позволяет расширить диапазон измеряемых усилий и повысить точность за счет устранения влияния зазора. Два взаимно перпендикулярных магнито- провода 2 и 3 измерителя устанавливаются с зазором на исследуемом объекте. Сигнал с измерительной обмотки 5 через выпрямитель 15 и дифференциальный усилитель 16 подается на первый вход вычитателя 11. В цепь обмотки возбуждения 4 включены выпрямитель 6 и дифференциальный усилитель 7. Сигнал с усилителя 7 через первый регулируемый усилитель 8, первую схему смещения 9 и делитель 10 поступает на второй вход Бычитателя 11. Кроме того, этот же сигнал через второй регулируемый усилитель 12 и вторую схему смещения 13 поступает на первый вход перемножителя 14, на второй вход которого подается сигнал. с вычитателя 11. Сигнал с выхода перемножителя, пропорциональный измеряемой величине, подается на вход измерительного прибора 17. 1 ил. i (Л