Магнитный мост постоянного потока Советский патент 1981 года по МПК G01R33/00 

Изобретение относится к измеритель ной технике, в частности к магнитным мостам постоянного потока с электро-, механическим индикатором, и может быть использовано для измерения раз-, личных магнитных, механических и электрических величин. Известен магнитный мост постоянного потока, в зазоре измерительной диагонали которого установлен цилиндрический постоянный-магнит, намагниченный по диаметру. Такое выполнение индикатора позволяет устранить противодействую1тц1е пружини f 1 . Основным недостатком этого магнит ного моста с электромеханическим индикатором является низкая чувствитель ность, алходной величиной магнитного моста является магнитный , поэто му при прочих равных условиях чувстви тельность моста будет тем выше, чем меньше магнитное сопротивление измерительной диагонали. Наличие воздушно го зазора в измерительной диагонали существенно увеличивает ее магнитное сопротивление. Известен магнитный мост постоянного потока, являющийся наиболее близким по технической сущности, в котором измерительная диагональ имеет в средней части кольцевое разветвление внутри которого установлен неподвижный цилиндрический сердечник. В возцушном зазоре ме:кду кольцевыми разветвлениями и цилиндрическим сердечником установлена подвижная рамка измерительного механизма. Отсутствие поперечного воздушного зазора в измерительной -диагонали повышает чувствительность магнитного моста 2. Недостатком известного магнитного моста является нелинейность характеристики преобразования (Ф),. где угол отклонения стрелки индикатора разбал анса моста, Ф- поток разбаланса. Теоретическое исследование показало, а испытание макета подтвердило, что изг-за распределенного характера потоков в кольце разветвления, эта зависимость выражается нелинейным уравнением (см. прилагаемый расчет) , - Фч 0 (2№) где ф - поток, создаваемый наилагничивагацей силой рамки измерительного механизма, а - постоянная величина, зависящая от конструктивных размеров и материала кольцевого разветвления. Цель изобретения - устранение нелинейности в характеристике преобраз вания индикатора разбаланса т.е. повьошение точности магнитного моста постоянного потока. Цель достигается тем, что в магнитном мосте постоянного потока, содержащем установленный внутри кольце вого разветвления измерительной диагонали моста электрический измерительный механизм, рамка измерительно го механизма выполнена неподвижной, а к подвижной части прикреплен охваченный рамкой поворотный якорь с двумя явно выраженными полюсами, установленный с зазором внутри, кольцевого разветвления измерительной диаг нали. На фиг. 1 изображена принципиальная схема магнитного моста на фиг. 2 направление магнитных потоков в измерительной диагонали. Магнитный мост содержит постоянный магнит 1. с полюсными наконечниками 2, между которыми расположен магнитопровод, крайние стержни 3 и 4 которого образуют вместе с зазорами 5 плечи магнитного моста. Перемычка 6 магнитопровода, образующая измерительную диагональ моста, в ср ней части разветвлена в виде кольца внутри которого СООСНО с ним уСТаНО лен поворотный якорь 7 из ферромагнитного материала с двумя явно выраженными полюсами. С якорем 7 неподвижно соединена стрелка 8, обра- зующая вместе с ним подвижную часть измерительного механизма, с которой соединены концы моментных пружин (на фиг. не показаны). Рамка 9 изме рительного механизма, выполнена неподвижной, обхватывает поворотный якорь 7 и подключена ко вспомогательному источнику постоянного тока (на фиг. 2 направление этого тока в рамке 9 обозначено точками и крести ками) . В один из зазоров 5 вводится исследуемый объект. Магнитный мост работает следующим образом. В состоянии равновесия моста (фиг. 2) когда поток ф равен нулю, с помощью моментных пружин ПОДВИЖная часть измерительного механизма устанавливается в начальное положенне ci 0. Магнитный поток Ф , создан ный намагничивающей силой рамки 9, заьыкается через поворотный якорь 7 и кольцо. Поскольку в любом положен поворотного якоря 7 магнитное сопро тивление на пути потока Ф одинаков то энергия магнитного поля кольца постоянна. Поэтому в состояние равн весия моста (), на подвижную час измерительного механизма, не действ ет вращающего момента и стрелка 8 занимает положения . При появле нии потока разбаланса (} картина маг нитного поля в кольце меняется. На различных участках кольца части потиков Ф и Ф направлены различным образом: согласно или встречно. В зависимости от величины угла поворота якоря 7 меняется энергия магнитного поля кольца, так как меняются длины участков с согласно или встречно действующими пoтoкa /Iи Ф или ф. Например, в положении oL, указанном на фиг. 2, при наличии потока Ф энергия магнитного поля кольца больше, чем в положении cL О . Энергии магнитных полей остальных участков магнитного моста, а также якоря 7, не зависят от поворота - подвижной части, поэтому вращающий момент, действующий на подвижную часть, обусловлен только энергией магнитного поля кольца. При этом подвижная часть стремится занять такое положение, при котором энергия магнитного поля кольца максимальна. Таким образом, если поток разбаланса Ф имеет направление, указанное на фиг. 2 то на якорь 7 действует вращающий момент, поворачивающий его по часовой стрелке. При повороте рамки- 9 возникает противодействующий момент пружин, пропорциональный величине аС. и якорь 7 занимает положение oL, лропорциональное величине потока ф. При изменении направления ф , направление вращающего момента меняется на противоположное. Находят характеристику преобразованияc f(ф) измерительного механизма. Действующий на якорь 7 вращающий момент определяется по известной формуле вр- где W - в данном случае энергия магнитного поля кольца. Если через участок с магнитным сопротивлением R течет поток , то энергия магнитного поля участка равна ,/2 . Применяют указанную формулу к кольцу и определяют его энергию как сумму -энергий отдельныхего участков, имея ввиду, что 1 1/ S, где 1 - длина, S - поперечное сечение участка, а . - магнитная проницаемость материгша кольца. Величина тока через рамку 9 выбирается такой величиной, чтобы при индукция в кольце соответствовала середине линейного участка кривой намагничивания, тогда под действием потока разбаланса ф , индукция в кольце не выйдет за пределы линейного участ - ка и будет иметь место/ const. Таким образом, в произвольном положении cL рамки 9 (, iCbMbI)2./М % ().4Ф1ФЛ .