Магнитоупругий датчик усилий Советский патент 1982 года по МПК G01L1/12 

Изобретение относится к технике для измерения сил, а точнее к датчикам, основанным на изменении магнитных свойств материала в зависимости от нагрузки. Известны магнитоупругие датчики усилия, представляющие собой консольную конструкцию, включающую в себя основание, изготовленное из немагнитного материала и состоящее из двух разъемных частей. На одной стороне каждой половины основания закреплены пласти ны ферромагнитного материала. На другой стороне выступы, предназначенные для соединения с выступами второй половины. Вдоль основания, как и в пластинах, расположено окно для размещения обмотки (между выступами). Один из кондов конструкции закрепляется, а к второму прилагается измеряемое усилие. Под воздействием последнего в верхнем пакете пластин возникают напряжения растяжения, а в нижнем сжатия 1 . Однако этот датчик усилий имеет сравнительно невысокую чувствительность, обусловленную применением основания. Известен также магнитоупрутий датчик, усилий, содержащий основание и магнитопровод, выполненные в виде пакета пластин с окном для размеще}шя обмоток. Окно каждой пластины магнитол ров о да разделено на две равные части перемычкой, причем перемычки соседних пластин магнитопровода взаимоперк пендикулярны, а между ними установлен с штягой неферромагнитный элемент 2. Цель изобретения - повыпгение чувствительности. Чувствительность этого датчика также сравнительно невысока. Поставленная цель достигается тем, что пластины выполнены с И-образны ш участками, в пакете контактируют поверхностями одинаковой конфигурации и повернуты доуг относительно друга на 90°, а неферромагнитный силовводящий элемент выполнен с вые- , тупами, контактирующими с натягом с И-образными участками. 39 Кроме того, длины выступов неферромагнитного элемента выполнены из условия 2 h, - hj , где h - толщина пакета пластин; hj длина одной пары противопо ложных выступов; h, - длина другой пары противоположных выступов. На фиг. 1 представлена конструкция датчиков, на фиг. 2 и 3 - формы пластин отдельных половин пакета; на фиг. 4 - схема замещения маг}штопровода. Датчик содержит основание 1, магнитопровод 2, пластину с выступами из неферромагнитного материала 3, обмотки намагничивания аа и измере1шя бб, крепление 4. Измеряемое усилие де гствует на неферромапттную гшастину 3. Од на пара выступов длиннее более чем па половину толщины пакета. За счет разности длин выступов И-образные участки пластин, находятся в состоянии начального натяжения. В схеме П„,, , тЗ тг, Rms- магнитные сопротивления участков магнитопро вода се, of, cd, fd, cd и cf соответственно. F|-f, - магнитодвижущая сила созданная обмот кой намагничивания, Ф,, Ф, Фз, Ф4, Ф и Ф - магнитные потоки через соответствующи сопропшления. Датчик работает следующим образом. При . схема представляет собой уравн вещепный мост RrniRm магнитны потенндалы точек с и d равны. Через Rfris нитньш поток отсутствует, напряжение на выходе измерительной обмотки равно нулю. Ко гда участки cf и cd растягиваются, а fd и се сжимаются, маг штные сопротив ления Rm2 и RfT)3 увеличиваются, а Rrni и Rni4 уменьщаются. Происхоцит разбаланс магнитного моста, между точками cd возникает разность потендиалов и через cd протекает магнитный поток Ф5 на выходе измерительной обмотки возникает напряжение пропорциональное усилию. Чувствительность датчика будет значительно выше чувствительности прототипа в связи с тем, что датчик представляет собой схему моста, четыре плеча которого изменяются от изменения усилия. Формула изобретения 1.Магнитоупругий датчик усилий, содержащий магнитопровод, выполненный в виде пакета пластин с окном для размещения обмоток и неферромагнитный силовводящий элемент, отличающийся тем, что, с делью повыщения чувствительности пластины выполнены с И-образными участками, в пакете контактируют поверхностями одинаковой конфигурации и повернуты друг отно- . сительно друга на 90°, а неферромагнитный силовводящий элемент выполнен с выступами, контактирующими с натягом с И-образными участками. 2.Датчик по п. 1,отличающийс я тем, что длины выступов неферромагнитного элемента выполнены из условия 2 hj - h2, где h - толщина пакета; hj - длина одной пары противоположных выступов; h-2 - длина другой пары противоположных выступов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Тезисы докладов всесоюзной конференщш ИИС-77, с. 162. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2807944/18-10.