Магнитоупругий датчик усилия Советский патент 1993 года по МПК G01L1/12 

; Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в различных областях техники, использую- цих магнитоупругие датчики для преобразования усилия в электрический сигнал.

; Цель изобретения-упрощение техноло- фи изготовления магнитоупругого датчика усилия при одновременном повышении точности измерения за счет снижения вариации выходного сигнала.

Подобный датчик может быть использо- вйн для измерения усилий в клетях прокат- Кого стана. При это-м датчик встраивается в кЬеть между гайкой нажимного винта и ста- н;иной клети. В этом случае внутренний и (ешний диаметры чувствительного зле- кольцевого датчика ограничены диа- Метром нажимного винта, внешним

Д

ламетром гайки, двойной толщиной стенки

кррпуса, а в случае прототипа еще и двойном вылетом лобовых частей обмотки, расположенных на внутренней и внешней

поверхностях чувствительного элемента прототипа.

Ориентация отверстий в отдельных сегментах чувствительного элемента не в радиальном направлении, как в прототипе, а перпендикулярно радиусу, и расположение обмоток по окружности кольца обусловливают снижение расхода меди, а также снижение механических напряжений в чувствительном элементе, так как при одном и том же усилии прокатки площадь чувствительного элемента датчика из-за отсутствия лобовых частей обмотки будет больше пощади чувствительного элемента прототипа, что определяет наряду с переходом от шихтованного чувствительного элемента к монолитным сегментам снижение гистерезиса выходной характеристики. Кроме того, выполнение кольцевого чувствительного элемента из отдельных монолитных сегментов упрощает технологию его изготовления, снимает огпаыг: лше

Ё

00

со J

я

о ел

в габаритах, связанное с сортаментом маг- нитоупругих материалов, выпускаемых нашей промышленностью.

На фиг. 1 изображен предлагаемый датчик, в аксонометрии; на фиг, 2 - то же, вид сверху с половиной разреза плоскостью по линии отверстий.

Магнитоупругий датчик усилия содержит нижнюю плиту 1 кольцевой формы, на которой равномерно по окружности установлены отдельные монолитные сегменты 2 из магнитоупругого материала, Сегменты содержат по четыре отверстия 3, 4, в которые уложены две взаимно перпендикулярные обмотки: в отверстиях 3 - проводники обмотки намаганичивания 5, а в отверстия 4 - проводники, обмотки измерительной 6. Выводные концы обмоток намагничивания 7 и измерительной 8 выведены наружу через отверстия в буртике нижней плиты,

. При подключении выводных концов 7 намагничивающей обмотки 5 к источнику переменного тока по проводникам обмотки,- протянутым вдоль верхних отверстий 3. ток 1н будет протекать в какой-то момент времени по часовой стрелке, по проводникам нижних отверстий 3 - против, как это показано на фиг. 1 стрелками.

Так как при отсутствии усилия материал, из которого выполнены сегменты, является изотропным, результирующая вектора индукции магнитного поля, созданного током в проводниках обмотки намагничивания, будет совпадать в пределах каждого сегмента с плоскостью, походящей через проводники измерительной обмотки, уложенной в отверстия 4. При этом в измерительной обмотке 6 ЭДС не индуктируется.

При возведении на чувствительный элемент датчика измеряемого усилия ухудшается магнитная проводимость

вертикальных участков магнитопровода, что обусловливает деформацию магнитного потока, созданного током в обмотке намагничивания 5. Результирующая вектора

магнитной индукции этого поля при этом поворачивается так, что начинает пересекать плоскость, проходящую через проводники измерительной обмотки 8, При этом в цепи измерительной обмотки 8 наводится

ЭДС. величин которой пропорциональна измеряемому усилию.

Заявляемый магнитоупругий датчик усилия позволяет, по сравнению с прототипом, снизить вариацию выходного сигнала

благодаря снижению механических напряжений в чувствительном элементе при одно- временном упрощении технологии изготовления и уменьшения расхода меди за счет исключения практически лобовых частей и расхода магнитомягкого материала, идущего на изготовление составного магнитопровода.

Формула изобретения Магнитоупругий датчик усилия, содержащий кольцевой чувствительный элемент и две взаимно перпендикулярные обмотки, расположенные под углом 45° к направлег нию действия измеряемого усилия в сквозных отверстиях чувствительного элемента,

отличающийся тем, что. с .целью повышения точности и технологичности, в него введена плита кольцевой формы, на которой установлен чувствительный элемент, выполненный из монолитных сегментов, имеющих прямоугольную форму в продольном сечении, совпадающем с направлением действия измеряемого усилия, и обращенных к соседним сегментам плоскостями со сквозными отверстиями, причем обмотки шротянуты через соответствующие отверстия всех сегментов и ориентированы в окружном направлении.

Сущность изобретения: датчик содержит кольцевой чувствительный элемент 1, на котором распложены равномерно по окружности монолитные сегменты 2 прямоугольной формы в продольном сечении из магнитоупругого материала. В сегментах 2 выполнены по четыре отверстия 3 и 4, в которых уложены соответственно две взаимно перпендикулярные обмотки намагничивания 5 и измерительная 6. Выводные концы 7 обмоток намагничивания 8 и измерительной обмотки выведены наружу через отверстия в кольцевом чувствительном элементе 1. 2 ил,