Магнитоупругий датчик механических напряжений Советский патент 1982 года по МПК G01B7/24 

.(54) МАГНИТОУПРУГИЙ ДАТЧИК МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерениям меха нических напряжений и деформаций основанным на явлении маг итоупорного а&ыекта измерений, и может быть использова но при испытаниях или исследованиях н. ;пряженного состояния деталей и конструкций. Известен Магнитоупругий датчик механических напряжений и деформаций, содержащий два П.-образных магнитопровода-- основной и вспомогательный, разме. щенных вплотную один к другому своими полюсными стержнями так, что пары полюсов основного магнитопровода высту- пают из под полюсных стержней вспомогательного магнитопровода, возбуящаюшук обмотку,охватывающую оба магнитопровода и две измерительные обмотки, - основную и вспомогательную, охватьюающие каждая свой магнитопровод С1 j. При таком выполнении датчика предуо. мотренная в нем возможность исключения влияния на результат измерения веш чины воздушных зазоров, имек)щихся между полюсами основного магнитопровода и контропид емым объектом, реализуется не достаточно эффективно. Это объясняет ся появлением в сигнале вспомогательной обмотки, пропсфцвональном воздушному 3a3qpy, вредной составляющей, пропорциональной механическим напряжениям, вследствие протекания частя магнитного потока через близко расположенные стержни основного м.агнитопровода, а также через его малые воздушные зазоры по материалу испытуемого изделия. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является ма1 нитоуяругий датчик механических напряжений, котсфыЙ содержит П-образный маг нитонровод с пазом на поверхности каждого пошоса, направленный перпендикулярнб лянии соединяющей полюса магнитопровода, основную измерительную обмо1 ку, охватывающую магнитопровод между его полюсными стержнями, основную возбуждающую и блокирующую обмотки, о ватывающие каждый полюсной стержень, два выключателя, соединенные каждый с концами одной блокирующей обмотки, вспомогательную измерительную и возбуждающую .обмотки, размещенные в кажг дом пазу и охватывающие каждая свою часть сечения магниТопровода t2. При таком выполнении датчика предуо мотренная в нем возможность исключения влияния воздушных подпопюсных зазоров, путем их контроля вспомогательными обмотками не обеспечивает желаемой точност результатов измерений. Это происходит влияния напряженного состояния ма териала испытуемого объекта на резуль- тат контроля воздушных зазоров при прохождении магнитного потока через материал под пазом и при прохождении остаточного магнитного потока, пропуска емого блокирующими обмотками, иэ-за их конечного сопротивления, мелоду полк сами магнитопровода. Цель изобретения - повышение точное ти результатов измерений путем повышения точности контроля воздушных зазо ров между йолюсами и испытуемым объектом, i Поставленная цель достигается тем, что магнитоуйругий датчик механических напряжений, содержащий П-образный маг нитопровод с пазом на поверхности каждого полюса, основную измерительную обмотку, охватывающую магнитопровод между его полюсными стержнями, воэ уждающую и вспомогательную измери|гельную обмотки, размещенные в каждом iia3y и охватывающие часть сечения магнитопровода, снабжен переключателем для поочередного соединения возбуждающих обмоток последовательно-согласно или встречно, возбуждающие обмотки. выполнены с одинаковым числом витков, а паз на поверхности каждого полюса выполнен кольцевым. При таком вьшолнении датчика кольцевая форма паза обеспечивает независимоть магнитного сопротивления материала объекта под пазом от напряженног состоямия, а одинаковые числа витков возбуждающих обмоток и их встречное включение при контроле воздушных зазоров обеспечивает отсутствие магнитного потока в материале объекта между полюсами магнитопровода. Благодаря этому результаты контроля воздушного зазора не зависят от напряженного состо$шия материала испытуемого объекта. Точность результатов KOH роля повышается и поэтому повышается ТОЧНОСТЬ результатов измерений механи ческих напряжений и деформаций, поскольку правильно учитывается влияние зазора. На чертеже схематично изображен магнитоуиругий датчик механических напряжений, общий вид. Датчик содержит П-образный магнитопровод 1 с кольцевым пазом 2 на по;верхности каждого полюса магнитопровода, основную измерительную обмотку 3, охватывающую магнитопровод между полюсными стержнями магнитопровода, возбуиодающую 4 и вспомогательную иэмерительную 5 обмотки, размещенные в каждом кольцевом пазу 2 и охватывающие части сечения 6 магнитопровода 1. Датчик снабжен переключателем 7 для поочередного соединения возбуждающих обмоток 4 последовательно-согласно или Последовательно-встречно. Обе возбуждающие обмотки 4 выполнены с одинаковым числом витков. Предлагаемый датчик работает следующим образом. Его устанавливают полюсами на иопытуемый объект, переключатель 7 поворачивают в положение 1 , при котором две возбуждающие обмотки 4 оказываются соединенными последовательно-встречно. Обмотки 4 присоедин5потся к источнику переменного тока. При этом вокруг кольцевого паза 2 по магнитопроводу и материалу испытуемого объекта потечет магнитный поток. Благодаря встречному включению обмоток 4 и -одинаковости их числа витков в магнитопроводе 1 и материале объекта между полюсами магнитопровода 1 магнитного потока не .будет. В результате в измерительных обмотках 5 наводится ЭДС, пропорциональная величине воздушного зазора. Указанную ЭДС измеряют и фиксируют. Указанная ЭДС не зависит от напряженного состояния материала испытуемого объекта, так как изменение магнитного сопротивления материала объекта от механических найряжений под кольцевым пазом на одних .участках положительное, а на других участках - отрицательное. В целом же магнитное сопротивление остается практически неизменным. Для. измерения механических напряжений переключатель 7 поворачивается в положение А ,при котором две воэбуждаюшие обмотки 4 оказываются включенными последовательно-согласно. При этом магнитный поток течет через магнитопровод 1 и материал испытуемой детали. В результате в основной изм&рительной обмотке 3 наводится ЭДС, пропорциональная механическим налряж& киям в материале объекта, поскольку этим механическим напряжением пропорционально магнитное сопротивление материала. Механические напряжения или деформаяии находят по значению ЭДС осно&, ной измерительной обмотки 3 и ЭДС вспомогательных измерительных обмоток 5 с помощью тарированных графиков. Использование предлагаемого магн тоупругого датчика механических напряжений и деформаций позволяет повысить точность результатов измерений по сравнению с известным техническим решение путем повышения точности результатов контроля воздушных зазоров в 1,6 раза. Формула изобретения Магнитоупругий датчик механических I напряжений, содержащий П-образный маг нитопровод с пазом на поверхности кая«ч дого полюса, основную измерительную обмотку, охватывающую магнитопровод между его полюсными стержнями, возбуждающую и вспомогательную измерительную обмотки, размещенные в каждом пазу и охватьшаюиие части сечения маг- нитопровода, отличающийся тем, что, с целью повышения точности результатов измерений, он снбжен пер&ключателем для поочередного соещшения возбуждающих обмоток последовательносогласно или встречно, возбуждающие обмотки вьтоошены с одинаковым числом витков, а паз на поверхности каждого полюса выполнен кольцевым. Источники информашш, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское св51детельство СССР NO 252699, кл. Q 01 L 1/12, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР № 277363, кл. G, 01 В 7/24, 1970 (прототип).