Магнитоанизотропный датчик силы Советский патент 1975 года по МПК G01L1/12 

1

Изобретение относится к испытательной технике.

Известные магнитоанизотропные датчики силы, содержащие магнитопровод с отверстиями, расположенными в углах квадрата со сторонами, перпендикулярными линии действия силы, возбуждающую и измерительную обмотки переменного тока, уложенные в парах диагональных отверстий, обладают недостаточной чувствительностью.

Предлагаемый датчик для повышения чувствительности имеет дополнительные отверстия, выполненные в теле магнитопровода, дополнительные обмотки и внешний источник постоянного тока, соединенный с дополнительными обмотками, причем дополнительные отверстия расположены на продолжении диагонали, соединяющей отверстия, в которых уложена обмотка возбуждения, на расстоянии, равном одной трети этой диагонали, а витки каждой дополнительной обмотки пропущены через одно дополнительное отверстие и ближайшее отверстие с витками возбуждающей обмотки.

На фиг. 1 представлен описываемый датчик, состоящий из магнитопровода 1, воспринимающего внешнюю силу. В магнитопроводе сделаны отверстия 2, 3, 4, 5 и дополнительные 6, 7. В отверстиях 2 и 3 уложены витки возбуждающей обмотки 8, питаемой переменным током от источника 9 переменного тока. В отверстиях 4и5расположены витки измерительной обмотки 10. В отверстиях 2 и 6, 3 и 7 помещены витки дополнительных обмоток 11

и 12, питаемых постоянным током от внешнего источника 13 постоянного тока. Обмотки И и 12 соединены с источником 13 так, что их магнитные потоки в области между отверстияМ|И 2 и 3 направлены в одну сторону относительно плоскости, проходящей через эти отверстия. Э.Д.С., пропорциональная приложенному усилию, снимается с измерительной обмотки 10.

Картина распределения магнитных силовых

линий на фиг. 2 соответствует ненагруженному состоянию датчика, когда внешнее усилие отсутствует. Силовые линии постоянного магнитного потока дополнительных обмоток представлепы в виде семейства 14 кривых, силовые

линии переменного потока возбуждения возбуждающей обмотки 8- в виде семейства кривых 15. Если внешнее усилие отсутствует и магнитопровод 1 выполнен из материала с изотропными магнитными характеристиками,

картина распределения силовых линий симметрична относительно плоскостп возбуждающей обмотки, как это изображено на фиг. 2, и поток возбуждения лежит в плоскости обмотки 10, а ее электродвижущая сила равна

нулю. В области отверстий 2 и 6. 3 и 7 материал магнитопровода подвергается одновременному намагничиванию постоянным и переменным магнитными полями, и его магнитная проницаемость понижается но сравнению с проницаемостью центральной и периферийных областей магнитопровода 1. Вследствие этого, во-первых, плотность переменного магнитного потока семейства 15 в центре датчика возрастает но сравнению со случаем, когда ток в дополнительных обмотках 11 и 12 отсутствует, и, во-вторых, магнитные силовые линии приобретают вытянутую вдоль плоскости измерительной обмотки 10 форму. В результате распределение плотности магнитного потока в области между отверстиями 4 и 5 в плотностп измерительной обмотки 10 более равномерно, а максимальная плотность потока в центре датчика больше (кривая 16), что нриводит к увеличению средней величины переменного магнитного потока возбуждения в этой области магнитопровода и, нри всех прочих равных условиях, к увеличению чувствительности датчика к усилию.

При действии на магнитопровод 1 внешней ргзмеряемой силы изотропность магнитных свойств материала магнитопровода нарушается, и магнитные проницаемости в продольном и поперечном к линии действия силы направлениях становятся различными. Это приводит к нарушению симметричности картины распределения магнитных потоков относительно плоскости обмотки 8, переменный магнитный поток выходит из плоскости обмотки 10 и пересекает ее, и в обмотке 10 наводится злектродвижущая сила, являющаяся мерой приложенной, силы.

Формула изобретения

10

Магнитоанизотропный датчик силы, содержащий магнитопровод с отверстиями, расположенными в углах квадрата со сторонами, перпендикулярными линии действия силы, возбуждающую и измерительную обмотки переменного тока, уложенные в парах диагональных отверстий, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности датчика, он имеет дополнительные отверстия, выполненные в теле магнитонровода, дополнительные обмотки и внешний источник постоянного тока, соединенный с дополнительными обмотками, причем дополнительные отверстия расположены на продолжении диагонали, соединяющей отверстия, в которых уложена обмотка возбуждения, на расстоянии, равном одной трети этой диагонали, а витки каждой дополнительной обмотки пропущены через одно дополнительное отверстие и ближайшее отверстие с витками возбуждающей обмотки.

,9

/J