Способ измерения усилий Советский патент 1989 года по МПК G01L1/12 

Ферромагнитный сердечник, к которому прикладывается измеряемое усилие, перемагничивают полем, периодически изменяюг имся в соответствии с сигналом и (t) (фиг.1). Воздействие усилия на сердечник приводит к изменению величины ЭДС от скачков намагниченности и временного положения ее реализации относительно пере- магничивающего поля U(t), UjCt) и

U(t) ( фиг,1). Ограничение амплитуды перемагничивающего поля на одном полупериоде осуществляют в заданный момент реализации ЭДС, соответствующей определенной величине усилия. На фиг.1 пунктиром показано ограничение амплиту№1 в момент максимума ЭДС, соответствующей половине верхнего предела диапазона измерения. Это приводит к тому, что регистрируемая ЭДС имеет вид, показанный на графиках Uj(t), U(t), U7(t) . Выбор момента ограничения амплитуды поля на одном полупериоде должен обеспечивать необходимую крутизну и линейность характеристики.

10

15

ра ь 25 527320

тика, 1 ндукционный преобразователь 5 с ферромагнитным сердечником, усилитель 6, аналоговый коммутатор 7 и ч блок 8 регистрации, пороговый элемент 9, вход которого соединен с выходом интегратора 3, а выход подключен к первому входу триггера 1, а также последовательно соединенные детектор 10, вход которого подключен к выходу аналогового коммутатора 7, и нуль-ор-- ган 11, выход которого соединен с вторым входом триггера 1.,Кроме того, управляющий вход аналогового коммутатора 7 подключен к выходу триггера 1, а на опорный вход порогового элемента 9 подается постоянное напряжение

V.

Работа устройства основана на интегрировании постоянного напряжения, г олярность которого меняется в заданные моменты времени. Выходной сигнал интегратора 3 (Uj(t) на фиг.З) усиливается усилителем 4 и поступает на на- магничиваюр1ую обмотку индукционного преобразователя 5. Скачки намагниченности, возникающие при перемагничива20

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет снизить энергетические затраты при измерении усилий, приложенных к ферромагнитному сердечнику. Сердечник перемагничивают полем, периодически изменяющимся в соответствии с сигналом U₁(T). Воздействие усилия на сердечник приводит к изменению величины ЭДС от скачков намагниченного и временного положения ее реализации относительно перемагничивающего поля. Вид ЭДС для нулевой, средней и максимальной величин измеряемого усилия показан на графиках U₂(T), U₃(T) и U₄(T) соответственно. Ограничение амплитуды (показано пунктиром) осуществляют в момент максимума ЭДС, соответствующей половине максимального усилия. Это приводит к тому, что регистрируемая ЭДС имеет вид, показанный на графиках U₅ (T), U₆ (T) и U₇ (T) для нулевой, средней и максимальной величин измеряемого усилия соответственно. Причем ЭДС регистрируют только в течение одного полупериода. Для снижения энергетических затрат при достижении перемагничивающего поля на втором полупериоде напряженности технического насыщения его амплитуду ограничивают. Момент достижения амплитуды перемагничивающего поля технического насыщения определяют по прекращению скачков намагниченности. 3 ил.

30

ЭДС регистрируют только в течение одного полупериода. Это связано с тем, что для предотвращения нестабильности, обусловленной перемагничиваНи- ем сердечника по частным циклам, амплитуда напряженности поля на втором полупериоде должна быть ;|остаточной для насыщения сердечника во всем 35 диапазоне измерений.

Для снижения энергетических затрат в предлагаемом способе использован тот факт, что при (т амп- 40 литуда перемагничиваюп;его поля, Н - напряженность технического насыщения) параметры ЭДС не зависят от амплитуды поля, а определяются лишь скоростью его-изменения. Поэтому наибо- дЗ лее рациональным следует сч1ггать режим, при котором на втором полупериоде перемагничивания Н Н для каждого значения измеряемого усилия. Мерой достижения перемагничивающем по- 50 лем напряженности технического насыщения и моментом ограничения ампли- поля служит прекращение скачков намагниченности.

НИИ сердечника регистрируются изме рительной обмоткой индукционного пре образователя 5. Регистрируемая ЭДС усиливается усилителем 6 и через ана логовый коммутатор 7 поступает в бло

8регистрации, где определяется результат измерения. При ограничении амплитуды перемагничивающего поля по предлагаемому способу выходной сигнал усилителя 6 имеет вид, показанный на графике UgCt) (фиг.З),

Переключение полярности входного сигнала интегратора 3 осуществляетс следующим образом. Пороговый элемен

9сравнивают выходной сигнал интегр тора 3 с заданным уровнем V j , вели ну которого устанавливают так, чтобы ограничение поля на одном полуперио де в заданный момент реализации ЭДС соответствукицей определенной величине усилия. Выходной сигнал порогового элемента 9 ( U,(,(t) на фиг.З) поступ ет на первый вход триггера 1. Для ограничения поля на втором полупери де в момент прекращения скачков нам ниченности соответствующие этому пол периоду реализации ЭДС поступают на

На фиг.2 показано устройство, Реа-55 детектора 10, выходной сигнал

лизующее предлагаемый способ. Устройство содержит последовательно соединенные триггер 1, двухполярный стабилизатор 2, интегратор 3, усилитель 4

которого нормализуется по амплитуде нуль-органом 11 и поступает на второ вход триггера 1 (сигнал ) на фиг.З). Сигналы на входах триггера

0

5

0 З 0

НИИ сердечника регистрируются измерительной обмоткой индукционного преобразователя 5. Регистрируемая ЭДС усиливается усилителем 6 и через аналоговый коммутатор 7 поступает в блок

8регистрации, где определяется результат измерения. При ограничении амплитуды перемагничивающего поля по предлагаемому способу выходной сигнал усилителя 6 имеет вид, показанный на графике UgCt) (фиг.З),

Переключение полярности входного сигнала интегратора 3 осуществляется следующим образом. Пороговый элемент

9сравнивают выходной сигнал интегратора 3 с заданным уровнем V j , величину которого устанавливают так, чтобы ограничение поля на одном полупериоде в заданный момент реализации ЭДС, соответствукицей определенной величине усилия. Выходной сигнал порогового элемента 9 ( U,(,(t) на фиг.З) поступает на первый вход триггера 1. Для ограничения поля на втором полупериоде в момент прекращения скачков намагниченности соответствующие этому полупериоду реализации ЭДС поступают на

детектора 10, выходной сигнал

которого нормализуется по амплитуде нуль-органом 11 и поступает на второй вход триггера 1 (сигнал ) на фиг.З). Сигналы на входах триггера

своими задними фронтами переводят последний в инверсные состояния (U,( на фиг.З). Выходной сигнал двухполяр- ного стабилизатора 2 с заданными моментами переключения полярности (U,j(t) на фиг.З) поступает на вход интегратора 3.

С целью предотвращения нестабильности, обусловленной перемагничипани- ем сердечника по частным циклам, ЭДС от скачков намагниченности может регистрироваться блоком 8 регистрации только в течение одного полупериода, начало которого соответствует состоя- нию сердечника, намагниченного до на- сьпцения. Поэтому работа аналогового коммутатора 7 организована так, что он пропускает сигнал на вход детектора 10 при наличии напряжения на выходе триггера 1. При отсутствии сигнала на выходе триггера 1 коммутатор 7 пропускает ЭДС на вход блока 8 регистрации.

Таким образом, использование ре - гистрации ЭДС на втором полупериоде перемагничивания дает возможность определить момент достижения полем напряженности технического насьпцения сердечника во всем диапазоне измеряе

7

206

мых усилий. Ограничение амплитуды поля позволяет снизить энергетические затраты на перемагничивание сердечника за счет исключения участков цикла перемагничивания, в течение которых сердечник находится в состоянии насыщения. Это в свою очередь позволяет уменьшить энергоемкость измеритель- ных устройств и Повысить надежность их их работы, что особенно важно в приборах с автономным питанием.

Формула изобретения Способ измерения усилий, заключаю

прикладывают к ферромагнитному сердеч- нику, перемагничивают сердечник

периодически изменяющимся полем и регистрируют ЭДС от скачков намагниченности, при этом амплитуду поля на одном полупериоде ограничивают в заданный момент реализации ЭДС, соответствующей определенной величине усилия, отличающийся тем, что, с целью снижения энергетических затрат, амплитуду поля на втором полупериоде ограничивают в момент прекращения

скачков намагниченности.