Магнитоупругий датчик силы Советский патент 1979 года по МПК G01L1/12 

Изобретение относится к весоизмерительной технике, а более конкретно - к устройству магнитоупругих датчиков силы, предназначенных для автоматизации производственных процессов на транспорте, в металлургии в нефтяной и горнодобывающей промышленности, преимущественно там,где требуется повышенная надежность в особо тяжелых условиях эксплуатации Известны магнитоупругие датчики силы, содержащие магнитный сердечник в виде пакета пластин из магнитоани зотропного матери.ала. Пластины имеют четыре отверстия, которые расположе ны по углам квс1драта или прямоуголь ника. В отверстия псалещены обмотка возбуждения и измерительная обмотка так, что измеряемая нагрузка прикла дывается под углом 45 к плоскости каждой обмотки 1. Из-за магнитой асимметрии датчик сигнал измерительной обмотки не равен нулю и в отсутствие измеряемой нагрузки. Этот недостаток устранен в магнитоупругом датчике силы, содержаще сердечник из пластин магнитоанизотропного материала, который собран так, что направление легкого намагн чения для одной части .пластин совпадает с направлением измеряемого усилия, а для другой части пластин перпендикулярно ему 2J . Известный магнитоупругий датчик содержит магнитный сердечник в виде пакета пластин из магнитоанизитропного материала, расположенных в пакете так, что направление части пластин совпадает, а другой части пластин перпендикулярно направлению измеряемого усилия, и имеющих четыре отверстия, расположенных по углам квадрата, в которые помещены обмотка возбуждения и измерительная обмотка. В этом магнитоупругом датчике, магнитную цепь которого можно представить в виде.уравновешенного в отсутствие измеряемого усилия магнитного моста/ действие нагрузки приводит к изменению магнитной проводимости пары противоположных плеч мостаг магнитная проводимость другой пары плеч остается практически неизменной. Это приводит к тому, что чувствительность магнитоупругого датчика относительно, мала; кроме того, материал магнитопровода используется неполностью, поскольку рабочими являются только два плеча. 3 Цель изобретения - повышение как чувствительности, так и коэффициента использования материала. Указанная цель достигается тем, что в известном магнитоупругом датчике силы, имеющем магнитопровод в виде пакета пластин из магнитоанизотропного материала/ расположенных в пакете, так, что направление легкого намагничиваниячастй пластин совпадает, а другой части пластин перпендикулярно измеряемому усилию, и имеющих отверстия, в которых разг мещены обмотки, указанные отверстия в пластинах попарно соединены прорезями .вдоль направления легкого намагничения пластин. На фиг, 1 изображен внешний вид предложенного магнитоупругого датчика с частичным, вырезом его сердечника для лучшего показа конструйции на фиг. 2 изображена пластина из пакета сердечника предложенного магнитоупругого датчика, направление легкого намагничения которой перпендикулярно направлению измеряемого усилия; на фиг. 3 - пластина, направление легкого намагничения которой параллельно измёряемоглу усилию; на фиг. 4 - схема магнитной цепи магнитоупругого датчика в виде ненаправленного графа. Сердечник 1 датчика набран из пластин магнитоанизотропнсго материала, например электротехнической холоднокатаной стали. Пластины расположены в пакете сердечника так, что напразЛение легкого намагничения час ти пластин, например пластины 2 (п казано стрелкой N) перпендикулярно направлению измеряемого усилия Р. Направление легкого намагничения другой части пластин, например плас тины .3 (показано стрелкой NH) парал лельно направлению измеряемого усилия. В пластинах 2,3 имеются отверстия 4-7, в которых уложены обмотка возбуждения 8 и измерительная обмотка 9. Пластины с направлением легкого намагничения N имеют прорези 10 11, соединяющие соответственно пары отверстий 5-4 и 6-7. Пластины с направлением легкого нама:гничивания N имеют прорези 12,13, которые соединя ют отверстия 4-7 и 5-6. Работа датчика поясняется фиг.24. Действие нагрузки Р приводит к то му, что зона п пластины 2 между паро перпендикулярных направлению. Р прорезей 10,11 находится под действием упругих сил растяжения. Магнитная проницаемость зоны п увеличивается. Доля магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения, распростра няющаяся между прорезями 10,11 увеличивается. Зона m пластины 3 между парой па .раллельных действию нагрузки Р прорезей находится под действием упру34гих .напряжений сжатия. Магнитная проницаемость зоны m уг еньшается. Доля магнитного потокафя , создаваемого обмоткой возбуждения, распространяющаяся между прорезяьш 12,13, уменьшается, В отсутствие действия измеряемого усилия магнитные потоки одинаковы. Сигнал обмотки возбуждения пропорционален разности й}-ф,|и равен нулю. Магнитная цепь предложенного магнитоупругого датчика силы, представленная на фиг.4, содержит узлы a, азi аз а4 соединенные ветвями проводимостей , ggg, g, g, g,g, g. В отсутствие измеряемого усилия магнитные проводимости ветвей д„ и gg4 одинаковы. При действии измеряемого усилия магнитная проводимость ветви увеличивается, а магнитная проводимость ветви gg уменьшается. Соответственно увеличивается магнитный потокф , ветви д а магнитный потоксЬк ветви gg, уменьшается. Сигнал измерительной обмотки пропорционален разности потоковсЦ-ф,и увеличивается с увеличением приложенного усилия. Предложенный магнитоупругий датчик обладает повышенной чувствительностью. При этом повышается коэффициент использования материала сердечника. Кроме того, улучшается линейность статической характеристики магнитоупругого датчика, поскольку в зонах между прорезями сглаживается влияние концентрации упругих напряжений около отверстий. Повышение чувствительности и одновременное улучшение линейности характеристики магнитоупругого датчика позволяют существенно упростить электронные узлы взвешивающих, систем, использующих магнитоупругий датчик силы в качестве первичного преобразователя, повысить таким образом надежность систем, снизить их стоимость. Формула изобретения Магнитоупругий датчик силы, жащий магнитопровод в виде пак.ет пластин из .магнитоанизотропного материала, расположенных В: .пакете так, что направление легкого намагничения части пластин совпадает, а другой части пластин перпендикулярно измеряемому усилию, и имеющих отверстия, в которых размещены обмотки, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, отверстия в пластинах попарно соединены прорезями вдоль направления легкого .намагничения пластин. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США №2895332, кл. 73-141, 1959. 2.Шевченко Г.И. Магнитоанизотропные датчики. М., 1967, с. 33.

vr

Фмг

V,

I л I

лВ АЛ о/

./ k N-«./f.

Л4