Измерительный преобразователь механических параметров Советский патент 1982 года по МПК G01B7/24 

Изобретение относится к измерениям механических напряжений и деформаций с помощью средств, использующих магнитоупругий эффект в контролируемом материале, и предназначено для использования преимущественио в металлургической промышлеиности в качестве датчика иатяжеиия стальиой полосы при прокатке, но может быть использовано и для определения величины нагрузок в металлоконструкциях.

Известен измерительный преобразователь мэханических напряжений и деформаций, содержгиций намагничивающую систему в виде постоянного магнита П-образной формы, устанавливаемого на деталь, и измерительный датчик в виде феррозонда, размещенный между полюсами магнита l}.

Однако такой измерительный преобразователь обладает малой чувствительностью из-за низкой чувствительности феррозонда к магнитным полям и из-за малости воспринимаемого им магнитного поля рассеивания детали.

Наиболее близким к изобретению является измерительный преобразователь механических параметров ферромагнитных материалов, основанный на

использовании влияния механическох о параметра на магнитный поток в пре- , образователе, содержащий незамкнутый магнитопровод с двумя полюсными стержнями, намагничивакяцую обмотку, размещенную на первом полюсном стержне и предназначенную для присоединения к источнику постоянного тока, и измерительный датчик Холла, размещен-

10 ный на полюсе второго стержня магнитопровода 23.

Хотя известный преобразователь обладает высокой чувствительностью благодаря использованию датчиков

15 Холла, он не обеспечивает высокой точности при его использовании для измерений механических напряжений и деформаций в ферромагнитных материалах с сильно выраженной и изменя20ющейся от измерения к измерению кристаллографической текстурой. В частности, это имеет место при измерении натяжения полосы электротехнической стали на прокатном ста25не. Изменение кристаллографической текстуры вдоль полосы вызывает такие врезные изменения магнитной проницаемости контролируемой полосы, которые сравнимы с полезным изме30нением магнитной проницаемости от

измеряемого натяжения. В результате изменения магнитного потока в преобразователе, вызванные неизмеряемым параметром, сравнимы с изменениями магнитного потока, вызванными измеряемым параметром.

Целью изобретения является повышение точности результатов измерений механических напряжений путем компенсации влияния кристаллографической текстуры материала.

Поставленная цель достигается тем что в измерительном преобразователе механических параметров, содержащем незамкнутый магнитопровод с двумя полюсными стержнями, намагничивающую обмотку, размещенную на первом полюсном стержне и предназначенную для присоединения к источнику постоянного тока, и измерительный датчик Холла, размещенный на полюсе второго стержня магнитопровода, магнитопрово снабжен третьим полюсным стержнем и размещенным на полюсе этого стержня компенсационным датчиком Холла с делителем выходного сигнала, выход делителя соединен последовательно . встречно с выходом измерительного датчика Холла, а расстояние от полюса третьего стержня до полюса втЪрого стержня меньше, чем расстояние от полюса второго стержня до полюса первого стержня.

При таком выполнении преобразователя ферромагнитный материал между первым и вторым стержнем оказывается в магнитном поле с малой напряженностью, а ферромагнитный материал между вторым и третьим стержнем - в поле с больщой напряженностью, что вызвано различием расстояний между стержнями.

. При малых напряженностях магнитного поля магнитная проницаемость ферромагнитных материалов чувствительна как к изменениям механических напряжений, так и к изменениям кристаллографичаской текстуры. Но при больших напряженностях магнитного поля магнитная проницаемость ферромагнитных материалов чувствительна лишь к изменениям кристаллографаческой тек;стуры и не чувствительна к изменениям механических напряжений, поэтому магнитный поток между полюсами первого и второго ст ржней несет информацию как о механических напряжениях, так и о кристаллографической текстуре материала, а магнитный поток между полюсами второго и третьего стержней несет информацию лишь о кристаллографической текстуре.

Последовательное и встречное включение измерительного датчика Холла, выдающего сигнал, пропорционгшьный механическим напряжениям и кристалло

графической текстурованности,с делителем сигнала компенсационного датчика Холла, выдающего масштабированный сигнал, пропорциональный только кристаллографической текстурованности, позволяет компенсировать влияние кристаллографической текстуры на точ,ность результатов измерений механических напряжений. Этим и повышается точность результатов измерений.

На чертеже показан измерительный преобразователь механических параметров, поперечный разрез.

Преобразователь содержит незамкнутый магнитопровод 1 с полюсными стержнями 2-4. На полюсном стержне

2размещена намагничивающая обмотка 5. На полюсах стержней 3 и 4 размеще ны и закреплены компенсационный 6

и измерительный 7 датчики Холла с ПОМОЩЬЮ диэлектрической прокладки 8 Расстояние 2 от полюса стержня 2 до полюса стержня 3 выполнено меньшим, чем расстояние от полюса стержня 2 до полюса стержня 4. Компенсационный датчик Холла б имеет делитель выходного сигнала (не показан). ВыхЬдные зажимы делителя соединены последовательно встречно с выходными зажимами измерительного датчика Холла 7.

Измерительный преобразователь работает следукадим образом.

После установки измерительного преобразователя полюсами стержней 2на контролируемую полосу проката 9, с некоторым зазором , обмотку 5 подключают к источнику постоянного тока (не показан), а. последовательно соединенные зажимы измерительного датчика Холла 7 и делителя сигнала компенсационного датчика Хол.ла 6 подключают к измерительному прибору (не показан).

Под воздействием намагничивающей обмотки 5 в стержне 2 возникает магнитный поток Ф , который распределяется на магнитные потоки в стержн

3и fi в стержне 4, Напряженность магнитного поля, в материале 9 на участках 6 и g определяется их дпинрй, .

Если контролируемым материалом является, например, трансформаторная сталь с содержанием Кремния 3,8%, а длина участка выбрана, настолько меньше 2 г обеспечиваются напряженности поля 30 и 2 А/см соответственно, то магнитный поток зависит лишь от степени текстурованности.стали и не зависит от механических напряисений в ней. Магнитный поток 2 зависит как от степени текстурованности, так и от механических напряжений в стали. Под воздействием магнитного потока СР на выходных Зажимах датчика