Устройство для измерения силы Советский патент 1991 года по МПК G01L1/12 

о

фиг.1

Ј

vj Ю Ю О

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения силы, например силы рывка или силы натяжения.

Цель изобретения - повышение точности измерений за счет уменьшения влияния вихревых токов и увеличения помехозащищенности от внешних магнитных полей.

На фиг. 1 изображена схема устройства для измерения силы; на фиг. 2 - распределение магнитного поля рассеяния от измерительных меток в присутствии внешнего магнитного поля.

Устройство содержит магнитный измерительный элемент 1, выполненный в вида проволоки из материала, обладающего маг- нитоупругим гистерезисом, например сталь ЭИ96-1, катушку 2 .соединенную с размагничивающим устройством 3, намагничивающие катушки 4п и 4 , соединенные с намагничивающим устройством 5, соединенные последовательно встречно, датчики б магнитного поля, подключенные к управляющему устройству 7, и цифропечатающее устройство 8, соединенное через управляющее устройство 7 с датчиками 6 магнитного поля. Причем расстояние между датчиками 6 и б магнитного поля равно расстоянию между намагничивающими катушками 4 и 4 .

Устройство работает следующим образом,

Измерительный элемент (проволока) 1 в тросе или отдельно, намотанный на барз- бан, проходит через размагничиоающую 2 и затем намагничивающие 4 и 4 катушки, в которых создается одинаковое по величине, но противоположное по направлению, намагничивающее пола. Намагниченные участки проволоки проходят мимо датчиков 6 и б магнитного поля и затем попадают в рабочую зону, где необходимо измерять действующую силу натяжения, например Б морскую глубину, шахту, к буксиру и др. В момент включения намагничивающего устройства 5 подается пеооый намагничивающий импульс, затем проволока с магнитным полем рассеивания намагниченного участка проволоки подходит к датчику 6, воздействуют на него и по достижению определенной величины, например положительно направленного магнитного попя, управляющий сигнал от устройства 7 заставит устройство 5 выдать второй намагничивающий импульс и т.д. Расстояние между намагничивающей катушкой 4 и датчиком 6 магнитного поля будет базой I, через которое и будут наноситься магнитные метки.

Число меток N (N - номер метки, если первой метке присвоить номер - 1) будет

определять длину размотанного участка провода N1.

Влияние внешнего магнитного поля Н0 (фиг. 2) приводит к тому, что величина результатов поля вблизи одного из участков проволоки больше, а вблизи другого участка меньше на одну и ту же величину Н0.-При встречном включении датчиков б и 6 магнитного поля, например феррозонов, суммарный сигнал от них практически не зависит от величины внешнего магнитного поля и тем самым (при определенном выборе размеров намагничивающего устройства) исключается его влияние.

При сматывании проволоки (троса) или при ее намотке устройство 7 отслеживает поле рассеивания от магнитных меток, фиксирует его максимальное значение и передает на цифропечатающие устройства 8,

которые одновременно с показаниями датчиков 6 и 6 фиксируют номер метки, т.е место положения намагниченного участка проволоки. Сравнивается величина.магнитного поля выбранной метки (группы меток)

до нагружения (статического или динамического растяжения рывка) и после погружения, по изменению величины поля и грвдуировочной кричой Изменение магнитного поля - нагрузка, снятой на той же

самой проволоке, определяется величина максимальных напряжений, действующих на трое.

Выбор измерительного элемента в виде проволоки-позволяет существенно уменьшеть погрешность измерения, обусловленную вихревыми токами, наведенными в измерительном элементе 1. Причем диаметр проволоки выбирается из условия Но.

о

где d - диаметр проволоки;

R - радиус ее допустимого изгиба; Е - модуль упругости проволоки; OM - максимальные напряжения, со- здзнные измеряемой силой.

Фомула изобретения Устройство для измерения силы, содержащее магнитный измерительный элемент,

размагничивающую и намагничивающую катушки, датчик магнитного поля, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него дополнительно введенbt вторая намагничивающая катушка,

включенная встречно с первой, и второй датчик магнитного поля,включенный встречное первым,причем расстояние между датчиками магнитного поля равно расстоянию между намагничивающими кэтуижами, а измерительный элемент выполнен в виде проволоки, диаметр которой выбирается из условия

d

где d - диаметр проволоки;

R - радиус ее допустимого изгиба; Е - модуль упругости проволоки; Оц - максимальное напряжение, со- зданное измеряемой силой.

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения механических сил. Измерительный элемент 1 в виде проволоки из материала с магнитоупругим гистерезисом намагничивается катушками 4,4 разнопо- лярными импульсами. По величине магнитного поля магнитных меток, измеренного, например, феррозондами 6,6 с учетом граду- ировочной характеристики, определяют величину механической силы, действующей на измерительный элемент 1. Величину измеряемой силы фиксируют при помощи цифро- печатающего устройства 8. 2 ил.

И

Ж

Ме

Фи&.1