Устройство для измерения усилий Советский патент 1977 года по МПК G01L1/12 

1

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к конструкции магнитоупругих преобразователей, предназначенны для измерения усилий в системах автоматического взвешршания.

Одной из наиболее существенных составляющих погрешностей в магнитоупругих преобразователях является составляющая, обусловленная магнитоупругим гистерезисом.

Известные средства уменьщения указанной погрещности путем многократного нагружения, изготовления магнитопроводов датчиков из монолитных материалов, повыщения частоты тока питания и включения в пакет пластин магнитопровода толстых прокладок из высокоуп ругих материалов не обеспечивают уменьшения погрещности магнитоупругого гистерезиса менее 0,5 - 0,3 %, а в больщинстве случаев он имеет величину порядка 1-1,5% 1, 2, 3, 4.

Более эффективными являются методы и устройства, в которых погрещности магнитоупругого гистерезиса снижают путем возбуждения в ферромагнетике ультразвуковых колебаний, что приводит его доменную структуру в более устойчивое состояние sj. Однако аппаратурная реализация в данном случае из-за наличия ультразвуковых излучателей и средств обеспечения их связей с преобразователем достаточно сложна.

Известен магнитоупругий преобразователь с частотным выходом, в котором погрешности магнитоупругого гистерезиса частично устраняются певемагничиванием по частной петле гистерезиса. Магнитоупругий преобразователь содермшт магнитопровод с основной и дополнительной обмотками и автогенератора на полупроводниковом триоде, режим которого выбран из условия перемагничивания материала сердечника на частной петле гистерезиса .

Основным недостатком известного устройства является то, что используемые в нем средства уменьшения магнитоупругого гистерезиса малоэффективны, а погрешность обусловленная магнитоупругим гистерезисом достигает порядка 1-1,5%.

Целью изобретения является повыщение точности измерения путем снижения погрешности магнитоупругого гистерезиса. Это достигается тем, что в устройство цля измерения усилий, включающее магнито упругий преобразователь дроссельного типа содержащий магнитопровод с размещенными на нем основной обмоткой, подключенной к источнику питания и регистрирующему пр бору и дополнительной обмоткой, дополните но введены емкость, коммутатор, источник постоянного-. напряжения, причем емкость и источник постоянного напряжения через ком мутатор включены параллельно дополнитель ной обмотке. Например,емкость через нормально замкнутые контакты коммутатора подключена параллельно к дополнительной обмотке, а через нормально разомкнутые к источнику постоянного напряжения. На чертеже изображена функциональная схема устройства для измерения усилий. Предложенное устройство для измерения усилий включает магнитоупругий преобразователь дроссельного типа, содержащий магнитопровод 1 с основной 2 и дополнительной 3 обмотками.Основная обмотка 2 включена в цепь источника переменного напряжения 4 с индикаторным устройством 5, к которому параллельно подключено нагрузочное сопротивление 6. Дополнительная обмот ка 3 через нормально замкнутые контакты 7, 8 коммутатора 9 соединена с емкостью 1О, подключенной к источнику постоянного напряжения 11 через нормально разомкнутые контакты 12, 13. Индуктивность обмотки 3, величина емкости 10 и напряжение источника постоянного напряжения 11 выбраны таким образом, что при разряде возникают затухающи периодические колебания, причем в первый полупериод амплитуда тока в обмотке 3 такова, что напряженность магнитного поля достигает значений, соответствующих магнитному насыщению магнитопровода 1, а частота периодических колебаний в контуре емкость 10 - дополнительная обмотка 3 близка частоте собственных колебаний преобразователя или меньше ее в целое количество раз. Инцикаторное устройство 5 с целью защиты включено в цепь основной обмотки 2 через нормально разомкнутые контакты 14 коммутатора 9. Работает предложенное устройство еледующим образом. При замыкании контактов 12, 13 происходит предварительный заряд емкости 10, В момент, предшествующий подключению ем кости 10 к дополнительной обмотке 3, коммутатор 9 контактом 14 разрывает цеп индикаторного устройства 5, а контактами 12, 13 - обе цепи, соединяющие емкость Юс источником постоянного напряжения 1 Затем при замыкании контактов 7, 8 проис- 60 ходит разряд емкости 10 на дополнительную обмотку 3.Коммутатор 9 может быть выполнен и бесконтактным. Поскольку всем магнитоупругим ферромагнитных сплавам, из которых изготавливается магнитопровод преобразователя, свойственен ярко выраженный эффект магнитострикции, разряд емкости сопровождается деформацией магнитопровода 1 и возникновением напряжений в нем, причем этот процесс нисит характер затухающих акустических колебаний. Таким образом,магнитопровод 1 подвергают как воздействию затухающего переменного магнитного поля, так и затухающих колебаний высокой частоты, имеющих характер акустических колебаний, что приводит к уменьшению магнитоупругого гистерезиса в 2-3, 5 раза, а также к уменьщению вариационной погрещности и временной нестабильности характеристики преобразователя за счет повыщения устойчивости его магнитной структуры. Формула изобретения Устройство для измерения усилий, включающее магнитоупругий преобразователь дроссельного типа, содержащий магнитопровод с размещенными на нем основной обмоткой, подключенной к источнику питания и регистрирующему прибору, и дополнительной обмоткой, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, за счет снижения погрещности магнитоупругого гистерезиса, в него дополнительно введены емкость, коммутатор, источник постоянного напр5гжения, причем емкость и источник постоянного напряжения через коммутатор включены параллельно дополнительной обмотке. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Иванова И. И. О погрешностях магни тоупругих преобразователей. Труды Ленинградского политехнического института, №184, 1956. 2.Шишкинский В. И., Крашенникова А. Л. Основные характеристики монолитных магнитоанизотропных датчиков. Приборы и системы управления 1969, № 1. 3.Гуманюк М. И. Магнитоупругие датчики в автоматике, Киев, Техника , 1972. 4.Авторское свидетельство СССР №360568, М. Кл q 01 U 1/12, 1970. 5.Лаптей Д. А., Черкащин В. С. Влияние ультразвукового воздействия и переменного магнитного поля на доменную структуру

кремнисто и стали при перемагничивании. Известия АН СССР, Серия физическая, т. ХХУ, №12, 1961.

6. Авторское свидетельство СССР №316950, М. Кл.аО Ь 1/12, 1970 (прототип).