Устройство для измерения усилий Советский патент 1981 года по МПК G01L1/12 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЙ

I

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения сил, деформаций и других механических параметров.

Известны магнитоупругие преобразователи, содержащие ферромагнитный сердёч- ник и две обмотки, одна их которых под-ключается к источнику переменного тока, а другая является измерительной .

Недостатком этих прюобразователей является невысокая чувствительность, что не позволяет использовать их для измерения малых усилий.

Наиболее близким по технической сущ- ,, ности является устройство для измерения усилий, содержащее расположенные соосно цилиндрический линейный статор и ферромагнитный сердечник с измерительной обмоткой, а также усилитель, вход которого подключен к измерительной обмотке, и счетчик импульсов З.

Устройство работает следующим образом.

Сердечник перемагничивается полем, которое создается линейным статоре. Необратимые изменения намагниченности . сердечника (скачки Баркгаузена) создают в измерительной обмотке импульсы ЭДС. Измеряемое усилие деформирует сердечник, вследствие чего изменяется мощность сигнала и соответственно число импульсов, зарегистрированное счетчиком.

Недостаток описанного устройства состоит в том, что оно имеет срювнительно невысокую чувствительность, ограниченную наличием собственного шума усилителя. Уменьщение уровня амплитудной селекции ниже некоторой величины приведет к значительной погрешности посколыдг счетчик будет регистрировать выбросы .собственного шума усилителя.

Целью .изобретения является повышение чувстмстельности.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство введен детек тор, вход которого подключен к выходу усилителя, управляемый пороговый эпемент, включенный между усипитепем и счетчиком импульсов, и инвертирующий усилитель; выход которого соединен с управляющим входом порогового элемента, а вход - с вь1ходом детектора. На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - зависимость среднего числа импульсов N г репнстрируемых счетчиком от среднеквадратичного напр51жеш1я сигнала ff при различных уровнях селекции 1,2 и 3 в порядке ее возрастания. Устройство состоит из ферромагнитного сердечника 1 с измерительной обмоткой 2, цилиндрического линейного статора 3, усидателя 4, детектора 5, управляемого порогового элемента 6, счетчика 7 и инвертирующего усилителя 8. Устройство работает следующим образам, Симметричная трехфазная система токов i (-4,) ), l. создает внутри статора переменное неоднородное магнитное поле, которое перемагничивает сердечник 1. В обмотке 2 наводится ЭДС, величина которой пропорциональйа усилию приложенному к сердечнику 1 (Р на фиг. 1). Сигнал далее усиливается усилителем 4 и поступает на вход порогового элемента 6. Последний вырабатывает импульс стандартной амплитуды каждаШ раз, когда напряжение с усилителя превы шает величину напряжения на опорном (уп равляющем) входе порогового элемента. Счетчик 7 регистрирует среднюю частоту выходных импульсов, формируемых пороговым элементом. Поскольку среднее число выбросов сташюнарного случайного процесса за уровень селекции однозначно связано с мощностью процесса, то число импульсов, зарегистрированных счетчиком будет пропорцисясально усилию Р, приложенному к сердечнику 1. Одновременно с этим выходной сигнал усилителя 4 детектируется детектором 5 усиливается, инвертируется уси/штелем 8 и поступает на управляющий вход порого вого элемента 6, управляя уровнем его 8 94 амплитудной селекции. Причем при уменьшении сигнала с усилителя 4 (прж уменьшении О ) уровень селекции увеличивается. Следовательно, при изменении входно О сигнала с измерительной обмотки рабочая точка устрсЛства будет перемещаться с одного уровня селекции на другой (кривая Z- на фиг. 2). Так как крутизна кривой 4 больше, чем крутизна кривой О,(У,6/ то чувствительность устройства больше, чем у прототипа. Сравнительные испытания макетного образца устройства и прототипа показали, что чувствительность повысилась в два раза. Формула изобретения Устройство для измерения усилий, содержащее расположенные соосно цилиндрический линейный статор с ферромагнитным сердечником и измерительной обмоткой, а также усилитель, вход которого подключен к измерительной обмотке, и счетчик импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, в него введен детектор, вход которого подключен к выходу усилителя, управляемый пороговый элемент, включенный между усилителем и счетчиком импульсов, и инвертирующий усилитель, выход которого соединен с управляющим входом порогового элемента, а вход - с выходом детектора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Бауман Э. Измерение сил электрическими методами. М., Мир, 1978, с. 300. 2.Новицкий П. В. и др. Цифровые приборы с частотными датчиками. Изд-во, Л., Энергия. 1970, с. 224. 3.Авторское свидетельство СССР № 659918, кл. G 01 L 1/12, 1979 .(прототип). flCCi),omf(.eff.

// ff,SO ff,7J dfffmfff

0ffe.f Фиг. г