Электромагнитный преобразовательМЕХАНичЕСКиХ НАпРяжЕНий Советский патент 1981 года по МПК G01B7/24 

(54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МЕХАНИЧЕСКИХ ; НАПРЯЖЕНИЙ

/. . . f- . .v

Изобретение относится к измерению механических напряжений и деформаций магнитншш методами и может использоваться для исследования напряженного состояния конётрукций и деталей .из ферромагнитных материалов в разJB 4HU}c областях техники.

Известен злектромагниЕНЫй преоб разователь неэлектрических величин, в том числе механических напряжений,, содержаадий П-образный магнитрпровод, замыкаемый испытуемой деталью или конструкцией, и размещеняьаве на нем возбуждающую и изкюрительные обмотки.

Преобразователь соединен с вторичным прибором, возбуждающей, обмоткой с -источником питания переменного тока, измерительной - с выпрямителем Во вторичном приборе имеется второй преобразователь, магнитопровоД которого замкнут. ВыпрямленныйСИгнсШ второго преобразователя использован для компенсации начального выходного .сигнала первого преобразователя Cl.

Однако при таком выполнении преобразователя его схема и конструкция из-за необходимости начального выходного сигнала оказывается сложной. Выходной сигнал в виде постоянного

напряжения неудобен для последующего усиления. ..:

Известен также электромагнитный преобразова тель механических напряжений содержащий крестсзобразный маг- нитопровод, полюсные стержни которого замыкаются испыту.емой деталью, возбуждающую и измерительную обмотки, охватывающие крестообтразнуюбчасть магнитопровода и размещенные каждая w в различных двух противолежащих углах между его стержнями. В таком преобразователе остаточный выходной сигнал сколшенсирован и равен «улю, если материал испытуемой детали изотропен по магнитным свойствам 2.

Однако констру1 ционные материалы часто оказываются анизотропными по

магнитным свойствам. Например, листы судостроительных сталей оказываются намагниченными в каких-то направлениях либо из-за производственной термомеханической обработки, проходящей в магнитном поле земли, либо из-за использования электромагнитных кранов при погрузочно-разгрузочных работах. Анизотропия,магнитных свойств испытуемой детали вызывает появление ,на вькоде преобразователя остаточ ного сигнала, содержшцего основную и высшие гармоники. При этом неодинаковость магнитной проницаемости и обуславливает наличие основной, а неодинаковость намагниченности и нелинейности кривой намагничивания высших гармоник в остаточном сигнале Наличие остаточного сигнала у преобразователя снижает его чувствительность, так как на фоне остаточного сигнала нельзя с удовлетворительной точностью измерять малые изменения механических напряжений. Цель изобретения - повышение точности путем компенсации остаточного вьлходного сигнала преобразователя. Указанная цель достигается тем, что в электромагнитном преобразователе место пересечения стержней магнитопровода выполнено в виде тела вращения, ось которого проходит через центр крестообразной части перпендикулярно ее плоскости, преобразо ватель снабжен подмагничивающей обмоткой, которая охватывает ту же часть магнитопровода, что и возбуждающая обмотка, а измерительная и подмагничивающая обмотки установлены с возможностью независимого поворота в плоскости кресообразной части магнитопровода. Кроме того, преобразователь снаби®н механизмами для регулировки углового положения измерительной и под магничйвающей обмоток. На чертеже схематически изображен предлагаемый электромагнитный преобразователь, общий вид. Преобразователь содержит крестообразный магнитопровод 1 с полюсами 2, размещенными перпендикулярно крестообразной части. Место пересечения стержней магнитопровода выполнено в виде тела 3 вращения, например цилиндра. Возбуждающая 4 и подмагничивающая 5 обмотки охватывают крестообразную часть магнитопровода и размещены в двух противолежащих углах между полюсами магнитопровода. Измерительная обмотка, б тоже охватьшает крестообразную часть магнито провода, но размещена в двух других противолежащих углах между полюсами магнитопровода. Все, обмотки (возбуж дающая 4, подмагничивающая 5 и измерительная 6) установлены на магни топроводе с возможностью независимо го поворота в плоскости его крестообразной части, для чего преобразователь снабжен механизмами 7 для ре гулировки углового положения этих обмоток. Электромагнитный преобразователь работает следующим образом. ПреобразователЬ устанавливают по люсами 2 магнитопровода на испытуемую ненагруженную деталь. Возбуткдающую обмотку 4 соеииняют с источник переменного тока (не изображен), а гничивсйощую обмотку 5 - с иском постояннохо тока (не изобра) . Измерительную обмотку 6 соет со вторичным прибором (не ажен) , измеряющим выходной сигрез контролирумую деталь в двух но перпендикулярных направлениовпадающих с направлением полюагнитопровода, протекают магнитотоки Фо. , вызванные током ждающей обмотки 4. Из-за разлиагнитных свойств материала де, вследсгвие его анизоторопии, ки Ф и Ф2 различны. В соответс принятыми в теории феррозонх преобразователей выражениями Ф 5(и,(Л,т, ({U-jH2+m2Hl), - площадь сечения магнитопроводов;Ш;, и rU2 - обратимые магнитные проницаемости детали в двух взаимно перпендикулярных направлениях; га и ш - параметры, характеризующие необратимость процессов намагничивания детали; Н и Н, - напряженности поля в детали по направлению магнитопроводов. роме того, Н и И2 записываем в 0.| Нач5П ; , Hjj и Нц2 напряженности поля от обмотки 5 подмагничивания;Н. и Н, - амплитуды напряженности переменных полей, вызванных возбуждгиоией обмоткой 4, причем orl os-inoi; Ho2 Ho-cosa,-, 3) тчНт-вЯ Ъ, ,-cos fi, HQ - напряженнос -ь, создаваемая обмоткой 5 подмагничивания; Hf - амплитуда напряженности по. ля обмотки 4 возбуждения; об - угол поворота обмотки 5 относительно направления одного из магнитопроводов; Ь - угол поворота обмотки 4 относительно того же направления . оставив в уравнение (I) выражения и (3), находим в соответствии.с