Магнитоупругий датчик Советский патент 1982 года по МПК G01L1/12 

(54) МАГНИТОУПРУГИЙ ДАТЧИК

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к приборам для измерения механических напряжений в различных деталях из ферромагнитных материалов.

Известны магнитоупругие датчики, состоящие из П-образных магнитопроводов и возбуждающих и измерительных обмоток, расположенных на элементах магнитопровода 111.

Недостатком этих устройств является ограниченность, технологических возможностей из-за неизменной-площади ввода магнитных силовых линий в Измеряемый материал, определяемой площадью полюсов магнитопровода Наиболее близким техническим ре; шением. к предлагаемому является магнитоупругий датчик, содержащий П-образный магнитопровод, на котором размещены намагничивающая и измерительная обмотки и снабженный пневмати черкими микрометрами, устйновлеиными в отверстиях, выполненных по всей

. длине вертикальных стержней магнитопровода, а измерительные торща сопла микрометров расположены в одной плоскости с полюсами магиитопровода 21 ..

Основным недостатком этого датчика является постоянная площадь ввода магнитных силовых линий в контролируемый матерИЕш, что ограничивает технологические .возможности измерений, не обеспечивая, например, возможность изменения разрвиающей способности -контроля, что существенно ограничивает информативность экспе10риментальных результатов в случае существования анизотропии механических напряжений.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей датчиISка.

Поставленная цель достигается тем, что в магнитоупругом датчике полюса магнитопровода снабжены упругими

20 элементами, образующими герметичные полости, соединенные с каналами в вертикгшькых стержМях и заполненные магнитной жидкостью, при этом в каналах установлены указатели уровня

25 жидкости.

Упругие элементы выполнены в виде полусферической эластичной оболочки.

На чертеже изображен магнитоуп30ругий датчик. Датчик состоит из П-образного маг нитопровода 1 с каналами, а которые вставлены измерительные трубки 2 и с поплавковыми указателями 4 и 5 уровня жидкости намагничивающей б и измерительной 7 обмоток и полусфери ческих эластичных оболочек 8 и 9, з полненных магнитной жидкостью 10. Магнитоупругий датчик работает следующим образом. Полости резиновых полусферически эластичных оболочек 8 и 9 и каналы магнитопроводё з.аполняют через изме рительные трубки 2 и 3 магнитной жидкостью 10 до одинакового уровня, контролируемого по показаниям поплавковых указателей 4 и 5. Уровень жидкости в исходном состоянии должен выходить за пределы перемычки П-образного магнитопровода, чтобы последующие изменения уровня не вли яли на свойства замкнутой магнитной цепи. Затем подают напряжение на обмотку б возбуждения и производят тарировку датчика/ снимая показания с измерительной обмотки 7 при нии величины нагружающего усилия, прилагаемого к эталонному материалу. Далее.показания датчика тарируют для дискретных знач.ений усилия нагружения в зависимости от плсадади ввода магнитных силовы х линий, которая изменяется при изменении усилий прижатия датчика к контролируемому изделию и определяется по уровню магнитной жидкости, регистри руемому с помощью поплавковых указа телей 4 и 5. Эту зависимость можно практически исключить путем изменения напряженности магнитного поля, создаваемого намагничивающей обмот.кой 6 таким образом, чтобы ввести постоянное количество магнктных си{ловых линий на единицу изме1ряемрй поверхности. В зависимости от конкретных условий контроля выбирают одну из описанных методик учета изменения площади ввода магнитных силовых линий. После каждого измерения упругие элементы 8 и 9 принимают свою первоначальную форму и магнитная жидкость 10 возвращается на свой г.ачальнып уровень. При неизменной величине прижимного усилия предлагаемый датчик тарируется по обычной методике и измерения ведутся по общепсжнятой схеме (площадь измерений постоянна). Для оценки анизотропии поля механических напряжений путем изменения усилия прижатия датчика изменяют площадь контакта полюсов магнито провода с поверхностью контролируемого изделия. Сравнивая величины си налов с измерительной, обмотки для дискретных значений-площади ввода. которая определяет к площадь измерения на изделии с величинами, полученными для тех же значений площади на эталонной детали, по различию результатов измерений, можно судить о наличии и степени анизотропии механических напряжений. Кроме того, с помощью предлагаемого датчика можно осуществлять несимметричный ввод магнитных силовых линий путем различного по величине нагружения полюсов магнитопровода, что также важно для ; измерений неоднородных полей механических напряжений. . Применение упругих элементов, выполнениых в виде полусферической резиновой эластичной оболочки, позволяет проводить измерения на изделиях, имеющих различную шероховатость поверхности и даже отдельные неровности, так как резиновая оболочка под воздействием усилия нагружения огибает их, а магнитная жидкость обеспечивает ввод магнитных силовых линий, повторяя через оболочку форму контролируемой поверхности. Эффективность применения предлагаемого магнитоупругого датчика достигается путем расширения его технологических возможностей за счет определения анизотропии поля механических напряжений при изменении площади контроля, а также за счет измерений изделий, имеющих различную шероховатость и неровности поверхности. Формула- изобретения 1.Магнитоупругий датчик для измерения механических напряжений, содержащий П-образный магнитопровод с каналами, выполненными по всей длине вертикальных стержней, и размещенные на магнитопроводе намагничивающую и измерительную обмотки, отличающи и с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей, полюса магнитопровода снабжены упругими элементами,- oбpaзsчoщими герметичные полости, сообщен ные с канала1ЛИ в вертикальных стержнях и заполненные магнитной жидкостью, при этом в кангшах установлены указатели уровня жидкости. 2.Датчик по п.1, о тли чаю щ и И с я тем, что упругие элементы выполнены в виде полусферической эластичной оболочки. . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе , 1. Авторское свидетельство CCGP 249018, кл. G 01 L 1/12, 04.03.68. 2. Авторское свидетельство СССР 277364, кл. G 01 В 7/24, 15.05.69 (прототип).