Магнитоупругий датчик Советский патент 1981 года по МПК G01L1/12 

Изобретение относится к силоизмерительнои технике и может быть использовано в различных областях народного хозяйства. Известен магнитоупругий преобразователь силы, содержащий чувствительный и компенсационный элементы с обмотками возбуждени и измерительными, включенными последовател но 1J. Недостатками преобразователя является низ кая точность измерения, невозможность измерения знакопеременной силы из-за приложения силы только к одному элементу. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является магшггоупругий преобразователь силы, содержащий чувствительный и компенсационный ма нитопроводы нагружаемые силами равными по величине и противоположными по знаку, с обмотками возбуждения и измерительными вкл1рченными встречно 2. Недостатками магнитоупрутого преобразователя силы являются низкая точность и чувствительность измерения и невозможность измерения знакопеременной силы. Цель изобретения - повышение точности и чувствительности измерения. Поставленная цель достигается тем, что датчик снабжен ферромагнитными разрезными втулками, закрепленными на корпусе, и ферромагнитным штоком, а магнитопроводы выполнены в виде двух конических пружии, вершины которых закреплены в одиой точке ферромагнитного штока, установленного с возможностью перемещения в ферромагнитных разрезных втулках, к которым прикреплены основания прутюш, при этом обмотки возбуждения и измерительные коаксиально охватьгеают шток и устаиовлеиы неподвижно относителыю корпуса виутри конических магиитопроводов. На чертеже изображен предлагаемый датчик. Магшггоупругий датчик состоит из чувствительного 1 и ко пеисацисжного 2 магиитопроводов, выполненных в виде спиральных коиических пружии. Вершины этих магшгго- проводов зшсреплеиы в одиой точке ферромагшггиого штока 3. Шток 3 перемещается в ферр(шагнитш х раэреэиых втулках 4 (с

целью устранения короткозамкнутых контуров магнитному потоку). Втулки 4 установлены в корпусе 5 из немагнитного материала. К втулкам 4 крепятся основания пружинных магнитопроводов 1 и 2. Обмотки 6 возбуждения коаксиально охватывают шток3, расположены внутри спиральных магнитопроводов 1, 2 и включены соответственно. Измерительные обмотки 7 расположены концентрично с обмотками возбуждения 6 и включены встречно между собой.

Магнитоупругий датчик работает следующим образом.

При отсутствии силы, приложенной к подвижному штоку 3, магнитные потоки возбуждения, проходящие через ферромагнитный шток 3, разрезные втулки и спиральные пружинные магнитопроводы 1 и 2, равны между собой, а напряжение на выходе измерительных обмоток 7 равно нулю. При приложении силы сжатия к штоку 3 спиральные магнитопроводы 1 и 2 деформируются (магнитопровод 1 растягивается, магнитопровод 2 сжимается) .

Под действием внутренних механических напряжений, возникающих в магнитопроводах 1 и 2, магнитная проницаемость магнитопровода 1 увеличивается, а магнитная проницаемость магнитопровода 2 уменьшается. При этом магнитный поток, проходящий через магнитопровод 1, увеличивается, а магнитный поток, проходящий через магнитопровод 2, уменьшается. В результате этого в одной из измерительных обмоток 7 ЭДС увеличивается, а в другой - уменьшается. Результирующая ЭДС на выходе измерительных обмоток 7 является мерой изме ряемОй силы. При изменении знака силы на обратный, меняется положение и магнитное состояние растягиваемого и сжимаемого магнитопроводов 1 и 2. Сигнал на выходе измерительной обмотки 7 также меняет свой знак.

Использование такой конструкции датчика позволяет измерять знакопеременную силу, расширить диапазон измерений, повысить точность и чувствительность измерения силы.

Формула изобретения

Магнитоупругий датчик, содержащий немагнитный корпус, чувствительный и компенсационный магнитопроводы с обмотками возбуждения н измерительными, включёнными встречно, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и чувствительности, датчик снабжен ферромагнитными разрезными втулками, закрепленными на корпусе, и ферромагнитным штоком, а магнитопроводы выполнены в виде двух конических пружин, вершины которых закреплены в одной точке ферромагнитного штока, установленного с возможностью перемещения в ферромагннтных разрезных втулках, к которым прикреплены основания пружин, при этом обмотки возбуждения и измерительные коакснально охватывают шток и установлены неподвижно относительно корпуса внутри коннческих магнитопроводов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Солодовников В. В. Техническая кибернетика. М., Машиностроение, т. 1, 1973,

с. 164.

2.Гинзбург В. Б. Магнитоупругие датчюсн. М., Энергия, 1970, с. 11 (прототип).