Известны устройства для измерения механических давлений, основанные на использовании явления магнитострикции, заключающегося л изменении магнитных свойств ферромагнитных металлов под действием приложенных к ним давлений.
В этих устройствах воспринимающее измеряемое давление тело служит сердечником электрического трансформатора переменного тока. В зависимости от величины приложенного давления меняется величина индуктируемого во вторичной обмотке трансформатора переменного напряжения, .измеряемого каким-либо прибором.
Поскольку изменение магнитных свойств не связано практически с изменением размеров ферромагнитного тела, то основным недостатком большинства известных устройств такого рода является невозможность создания схем для измерения по дифференциальному методу, который обеспечивает увеличение чувствительности и дает возможность получить линейную зависимость между измеряемым давлением и показаниями: измерительного прибора.
Особенность предложенного устройства, дающего возможность создания дифференциальной схемы, заключается в том, что воспринимающее измеряемое давление металлическое ферромагнитное тело выполнено из двух частей, снабженных каждая отдельной вторичной обмоткой и механически связанных между собой таким образом, что прилагаемое к устройству измеряемое усилие сообщает им деформации противоположных знаков.
При одновременном намагничивании обоих тел общим переменным магнитным потоком и при отсутствии внешнего давления переменные э.д. с., индуктирующиеся во вторичных катущках, взаимно компенсируются. При наличии внешнего давления действие его на оба тела будет взаимно противоположпым. Электродвижущая сила, индуктируемая в одной из катущек, будет возрастать, а в другой - уменьшаться, в результате чего появится удвоенное разностное напряжение, воздействующее на измерительный прибор.
№ 68604- 2 -
На фиг. 1 и 2 схематически изображены два варианта из числа возможных форм выполнения предлагаемого устройства.
Воспринимающая измеряемое давление магнитная система (фиг. 1) состоит из внутреннего стержня / и механически скрепленного с ним наружного стакана 2, снабженных общей намагничивающей систему катушкой 3, включенной з сеть переменного тока. Стакан 2 механически скреплен с ярмом 4. Стержень / и стакан 2 изготовлены из материала, магнитные свойства которого меняются в зависимости от приложенных механических усилий, например лз стали, пермаллоя и т. п.
При нажатии на верхнюю площадку прибора la, стержень / будет работать на сжатие, а стакан 2 - на растяжение.
Детали / и 2 снабжены каждая отдельной обмоткой 5 н 6. Обмотки эти, являющиеся вторичными обмотками трансформатора (первичной обмоткой которого служит катушка 3, а сердечником детали и 2), соединены между собой последовательно и включены дифференциально в цепь измерительного прибора.
В устройстве, изображенном на фиг. 2, деталь / выполнена в виде цилиндрического основания с круглым стержнем, конец которого входит в гнездо стакана 2. Обе детали скреплены между собой винтом 7. Между ними зажато магнитно разделяющее их кольцо 8 из немагнитного материала (например, бронзы). На деталь / надета намагничивающая систему катущка 3, охваченная извне замыкающим магнитную цепь системы ярмом 4 из пластинчатого железа. Таким образом, путь магнитного потока (по одной стороне ярма) проходит так, как указано пунктирной линией Л.
Сечение стержня детали / выбрано таким, чтобы оно было равно сечению тонкостенной части стакана 2, в соответствии с чем плотность магнитного потока, создаваемого в них намагничивающей катушкой 3, будет одинакова. На каждую из деталей / и 2 надеты вторичные катушки 5 и 6. Они включены между собой последовательно и дифференциально таким образом, чтобы трансформируемые в них переменные э.д. с. были направлены навстречу друг другу, в цепь измерительного прибора 9 (например, детекторного гальванометра). Обмотки катушек 5 н 6 подбираются по числу витков таким образом, чтобы после механической настройки прибора индуктируемые з них э. д. с. были равны по амплитуде, а также по фазе, что достигается автоматически, так как обе катущки работают в одинаковых условиях.
Работает предложенное устройство следующим образом.
Для настройки системы затягивают винт 8; при этом создаются соответствующие механические напряжения на обеих деталях 1 и 2 с той разницей, что деталь 1 будет растягиваться, а деталь2 - сжиматься (как указано стрелками). В таком состоянии дифференциальная система обмоток 5 и 6 балансируется либо на отсутствие разностного тока в цепи гальвано1метра Я либо на наличие предварительного «нулевого отклонения прибора. Если далее к устройству приложить извне какое-либо измеряемое давление, то во внешнем стакане направление его совпадает с предварительным напряжением, а во внутреннем стержне оно будет обратным имеющемуся растягивающему напряжению.
Таким образом, получается дифференциально действующая система, в которой под действием измеряемого внещпего давления электрическое напряжение на одной из катушек будет увеличиваться, а на другой - уменьшаться.
