Способ определения механических напряжений магнитоупругим преобразователем трансформаторного типа Советский патент 1992 года по МПК G01L1/12 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для. определения механических напряжений, а также усилий, крутящего момента в различных объектах.

Известен способ измерения механических напряжений магнитоупругим преобразователем трансформаторного типа, питание обмотки возбуждения которого осуществляют периодически и во время пауз измеряют и запоминают величину напряжения на измерительной обмотке, которую подключают к источнику стабильного тока, а о величине механических напряжений судят по сумме запомненного и наводимого в измерительной обмотке напряжения, которое предварительно выпрямляют.

Недостатком способа является снижение точности измерения за счеттемператур ныхизмененийпараметров

преобразователя, главным образом его индуктивности. Температурные изменения индуктивности обусловливают следующее: изменение индуктивных сопротивлений обмоток возбуждения и измерительной, что приводит к изменению выходного сигнала преобразователя; изменение параметров (резонансной частоты и добротности) амплитудно-частотной характеристики (резонансной характеристики) вторичного колебательного контура преобразователя, образованного индуктивностью измерительной обмотки и ее межвитковой емкостью.

Периодическое питание обмотки воз- буждения позволяет в паузах формировать напряжение, компенсирующее температурное изменение индуктивных сопротивлений преобразователя, однако температурные ; изменения резонансной частоты и добротности вторичного колебательного контура, учитывая нелинейный характер резонансU) 00

ной кривой, приводят к росту погрешности измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ измерения механических напряжений 5 магнитоупругим преобразователем трансформаторного типа, при котором участок контролируемой поверхности помещают в переменное магнитное поле, снимают его резонансные характеристики, а значение 10 механического напряжения определяют по величине ЭДС измерительной обмотки на частоте питания преобразователя, отличающейся от резонансной.

Согласно этому способу, выделение 15 ДС измерительной обмотки на частотеод питания преобразователя осуществляется измерительной цепью, выполненной в виде двух последовательно соединенных резо- нансных контуров, работающих на общую 20 нагрузку и имеющих близкие собственные частоты, между которыми находится частота питающего напряжения од . причем обмотки резонансных контуров включены встречно. При изменении индуктивностей 25 измерительных обмоток изменяются собственные частоты контуров, их резонансные характеристики смещаются в одну и ту же сторону относительно од , что эквиваленно росту тока в одном из контуров и умень- 30 шению - в другом, В случае .равного по модулю изменения токов обоих контуров изменение индуктивностей измерительных обмоток не окажет влияния на выходное напряжение преобразователя.35

Однако изменение индуктивностей измерительных обмоток, вызванное изменением как температурного режима преобразователя, так и величиной измеряемых механических напряжений, приводит 40 не только к смещению резонансных характеристик контуров относительно од , но и к изменению добротности Q контуров, а следовательно, изменению формы из резонан- сных характеристик. Поскольку 45 резонансные характеристики контуров имеют нелинейный вид, то при изменении индуктивностей измерительных обмоток приращения в них токов (по модулю) не будут равны что приводит к погрешности не- 50 линейности выходной характеристики преобразователя.

Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения влияния температурных изменений параметров 55 преобразователя.

: Поставленная цель достигается тем, что. согласно известному способу измерения механических напряжений магнитоупругим

преобразователем трансформаторного типа, при котором участок контролируемой по- верхности помещают в переменное магнитное поле, снимают его резонансные характеристики, а значение механического напряжения определяют по величине ЭДС измерительной обмотки на частоте питания преобразователя, не совпадающий с резонансной, резонансные характеристики снимают для крайних режимов его рабочего диапазона по нагрузке и температуре, затем для каждого из режимов выделяют полосу частот с минимальной температурной погрешностью, а частоту питания преобразователя выбирают в пределах этой полосы.

Снятие резонансных характеристик преобразователя при минимальной нагрузке и крайних величинах температурного диапазона позволяет получить в точке их пересечения значение частоты ом , при которой во всем температурном диапазоне и при минимальной нагрузке ЭДС измерительной обмотки будет неизменной.

Аналогичным образом получают значения частоты (i)2 для режима с максимальной нагрузкой, При всех промежуточных режимах нагружения ЭДС измерительной обмотки будет определяться на частотах, лежащих в полосе частот между ал и аъ . Таким образом,выделенная полоса частот определяет работу преобразователя во всем диапа- зоне по нагрузке и температуре с минимальной температурной погрешностью.

На фиг. 1 показана схема устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - зависимость выходного напряжения преобразователя от частоты для крайних режимов его работы по нагрузке (Ммин, Ммакс) и температуре (Тмин, Тмзкс).

Устройство для реализации способа содержит перестраиваемый генератор 1 переменного тока, магнитоупругий преобразователя 2 трансформаторного типа с обмоткой 3 возбуждения и измерительной обмоткой 4, измерительное устройство 5.

Генератор 1 переменного тока служит для питания обмотки 3 возбуждения магни- тоупругого преобразователя 2, а также для снятия его резонансных характеристик. Обмотка 3 возбуждения предназначена для со- здания в участке контролируемой поверхности переменного магнитного поля, изменение потока, которого при возникновении механических напряжений в контролируемой поверхности приводит к наведению ЭДС в измерительной обмотке 4. Изменение ЭДС измерительной обмотки

регистрируется измерительным устройством 5.

Способ измерения механических напряжений осуществляется следующим образом.

Переменный ток с частотой (Or от генератора 1, проходя через обмотку 3 возбуждения магнитоупругого преобразователя 2, создает переменное магнитное поле, которое замыкается через участок контролируе- мой поверхности. Появление в поверхности механических напряжений приводит к изменению величины замыкающегося через нее магнитного потока. В измерительной обмотке 4.при этом наводится ЭДС, значе- ние которой пропорционально приложенному механическому напряжению. Выделение ЭДС измерительной обмотки осуществляется на частоте Oh питания преобразователя, определяемой следую- щим образом.

С помощью перестраиваемого генератора 1 снимают резонансные характеристики преобразователя при Ммин для крайних величин температурного диапазона Тмин и ТМакс(фиг. 2), Точка пересечения этих характеристик (точка а) определяет значение частоты (Oi . Для режима с максимальной нагрузкой Ммакс по пересечению резонансных характеристик преобразователя для Тмин и Тмакс (точка б) определяют значения частоты в)2 , С целью получения результатов измерения с минимальной температурной погрешностью во всем диапазоне

работы преобразователя по нагрузке и температуре частоту питания преобразователя выбирают в полосе частот (о и.согТаким образом, снятие резонансных характеристик преобразователя для предельных режимов рабочего диапазона по нагрузке и температуре и выделение полосы частот с минимальной температурной погрешностью позволяют уменьшить влияние температурных изменений параметров преобразователя на точность измерения. Формула изобретения Способ определения механических напряжений магнитоупругим преобразователем трансформаторного типа, при котором участок контролируемой поверхности помещают в переменное магнитное поле, снимают его резонансные характеристики, а значение механического напряжения определяют на частоте питания преобразователя, не совпадающей с резонансной, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения влияния температурных изменений параметров преобразователя , резонансные характеристики снимают для предельных режимов рабочего диапазона преобразователя по нагрузке и температуре, затем для каждого из режимов выделяют полосу частот с минимальной температурной погрешностью, а частоту питания преобразователя, на которой определяют механические напряжения, выбирают в пределах указанной полосы частот.

Изобретение относится к способу измерения механических напряжений, а также усилий, крутящего момента в различных объектах магнитоупругим преобразовате- лем трансформаторного Типа. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет уменьшения влияния температурных изменений параметров преобразователя. Цель достигается тем. что снимают резонансные характеристики преобразователя для крайних режимов его рабочего диапазона по нагрузке и температуре, затем для каждого из режимов выделяют полосу частот с минимальной температурной погрешностью, а частоту питания преобразователя выбирают в пределах этой частоты. 2 ил.

г

Л

Фиг..

й