Магнитоанизотропный преобразователь механических напряжений и деформаций Советский патент 1982 года по МПК G01B7/24 

. Изобретение относится к измерениям механических напряжений и деформаций с использованием явления магнитоупругости и может быть использовано для исследований напряженного состо- яния и усталостных процессов конструкций и деталей из ферромагнитных материалов, применяемых в морском, авиационном, железнодорожнсм и. авто мобильном Tpa.Hcnopie.

. Известно устройствс для определе ния механических напряжений и деформаций, содержащее постоянный магнит и феррозонд, размещенный между полюсс1ми магнита, с выходными зажимами для присоединения к измерительному прибору, воспринимающему вторую гармонику . Y) . ..

Однако такое устройство обладает малой чувствительностью,, поскольку феррогонд воспринимает изменения весьма длабого магнитного поля рассеивания вне намагниченной детали.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является магнитоанизотропный преобразователь механических напряжений и деформдций, содержащий крестообразный магнитопровод с двумя парами противоле полюсных стержней, две возбуждающие и две измерительные элект рические обмотки, каждая из которых охватывает один полюсный стержень из соответствующей пары стержней, причем возбуждающие обмотки преднаЬначены для присоединения к источнику переменного тока 2 .

Повышение чувствительности известного преобразователи обеспечено тем, что информация о напряженном состоянии конструкции.или детали. определяется по изменению достаточно сильных магнитных полей, протекаю15щих по конструкции или детали.

Однако использование переменного тока для питания возбужд здих обмоток приводит к появлению вихревых токов в испытуемой конструкции или

20 детали, вызванных магнитным возбуждающим полем. .Вихревые токи порождают поверхностный эффект и нагревают материал испытуемой конструкции. Появление поверхностного эффек25 гта не позволяет возбуждающему магнитному полю воспринимать механические напряжения во внутренних слоях конструкции, а нагревание материала конструкции ведет к изменению

30 его свойств.

Все это приводит к изменению точ-ности результатов измерений, полу- i чаемых с помощью известного преобразователя. ,

Целью изобретения является повышение точности результатов измерений путем исключения влияния вихревых токов магнитного возбуждающего поля.

Эта цель достигается тем, что в Магнитоаниэотропнсм преобразователе механических напряжений и деформации содержащем крестообразный магнитопровод с двумя парйми противолежащих полюсных стержней, две возбуждающие и две измерительные электрические обмотки, каждая из которых охватывает один полюсный стержень из соответствующей пары стержней, магнитопровод снабжен дополнительным стержнем, соединекньм концами с полюсными стержнями измерительных обмоток между полюсами этих стержней и их измерительными обмотками, размещенными на дополнительном стержне двумя дополнительными измерительными обмотками, из которых первая соединена с одной измерительной обмоткой последовательно согласно и предназначена для совместного присоединения к источнику переменного тока,вторая соединена с другой измерительной обмоткой последовательно встречно и предназначена для совмесоу ного присоединения к измерительному прибору, а возбуждающие обмотки предназначены для присоединения к источнику постоянного тока..

. При таком выполнении преобразователя возбуждающее магнитное поле оказывается постоянным и вихревые токи от возбуждающего магнитного поля ire возникают. При отсутствии вихревых токов возбуждающее маг-, нитное поле способно воспринимать механические напряжения во внутренних слоях ферромагнитной конструкции или детали и не способно нагревать материал испытуемой конструкции. Именно этим обеспечивается повышение точности результатов измерений.

На чертеже схематично представлен преобразователь, общий вид.

Магнитоанизотропный преобразователь механических напряжений и деформаций содержит крестообразный агнитопровод 1 с двумя парами противолежащих полюсных стержней 2 и 3. .зе возбуждающих 4 и 5 и две изерительных б и 7 обмотки охватывают каждая слой противолежащий полюсный тержень. Магнитопровод преобразоваеля снабжен дополнительным стержнем , соединенным своими концами с изерительными полюсными стержнями 3 местах между их полюсами и измерительными обмотками 6 и 7. На стержне 8 размещены дополнительные обмотки 9 и 10. Обмотка 9 соединена с измерительной обмоткой б последовательно согласно и предназначена для присоединения к источнику переменного тока (не показан). Обмотка 10 соединена с измерительной обмоткой 7 последовательно встречно и предназначена для присоединения к измерительному прибору (не показан). Ток питания возбуждающих обмоток 4 и 5 выбран постоянным, и они должны присоединяться к источнику постоянного тока (не показан).

Преобразователь работает следующим образом.

,Вначале преобразователь устанавливают на испытуемую Ферромагнитную конструкцию или деталь полюсными стержнями 2 и 3 и подключают возбуждающие обмотки 4 и 5, а также соединенн ле последова.тельно согласно обмотки 5 и 9 к своим источникам питания. В результате через испытуемую конструкцию и полюсные суержни 2 протекает постоянный магнитный поток возбуждения Ф , а по замкнутой О-образной магнитной.цепи, состоящей из участка магнитопровода 1 между полюсными стержнями 3, самих полюсных стержней 3 и стержня 8, протекает переменный магнитный поток Фр . Поток Фо не попадает через полюсные стержни 3 в.испытуемый материал, поскольку он протекает по замкнутой О-образной цепи, причем на выходных зажимах последовательно встречно соединенных обмоток 7 и 10 он не наводит выходного сигнала.

При появлении механических напряжений d , направленных под углом к , соединяющим полюса однойменных полюсных стержней, магнитные свойства материала конструкции приобретают анизотропию. В результате магнитное .сопротивление участков конструкции между соседйими полюсами, лежащими по направлению действия механических напряжений и поперек этого направления оказываются не одинаковыми, что вызывает появление постоянного магнитного потока у в полюсных стержнях 3, который пропорционален величине механических напряжений.

Магнитный поток у , пополам, протекает по магнитопроводу 1 и стержню 8. На магнитопроводе 1 он складывается с магнитным потоком о , а на стержне 8 выгибается..Это приводит к тому, что появляются магнитные результирующие потоки Ф| .и Ф Поскольку материал магнитопровода обладает нелинейными свойствами, переменные составляющие магнитных потоков и Ф оказываются отличными от перво