Магнитоупругий преобразователь ускорений Советский патент 1983 года по МПК G01P15/11 

(5) МАГНИТОУПРУГИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к преобразователям неэлектрических величин в электрический сигнал, в частности к преобразователям ускорений колеблющегося объекта, и может быть использовано для измерения знакопеременных ускорений.

Известен датчик ускорения, содержащий инерционную массу, укрепленную в корпусе на упругих подвесах, и преобразователь, выполненный в виде пары магнитоанизотропных элементов, механически и электрически соединенных по дифференциальной схеме на общем магнитопроводе, середина которого жестко соединена с корпусом датчика, концы которого связаны с

)торого - LI . инерционной массой

К недостаткам устройства относятся сравнительно низкая чувствитель.ность, так как часть измеряемого усилия идет на деформацию упругих подвесов инерционной массы ; недоУСКОРЕНИЙ

статочная стабильность, так как в этом датчике начальное сжатие созда ется пружинами и эта сила сжатия изменяется при изменении температуры и с течением времени; недостаточная мощность электрического сигнала, так как магнитоанизотронные преобразователи дают менее мощный сигнал, чем магнитоупругие преобразователи; сложность конструктивного и технологического выполнения,и, кроме того, этот датчик не позволяет преобразовывать знакопеременные силы и виброускорения.

Известен акселерометр, содержащий магнитопровод, на котором размещены обмотки возбуждения, инерционная масса и измерительные обмотки С23.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является магнитоупругий преобразователь ускорений, содержащий консольно закрепленный магнитопровод с инейционнои массой, обмотки возбуждения и измерительные обмотки 3 Недостатком известных устройств является недостаточная точность из-за действия в магнитопроводе при его изгибе поперечной силы и неравномерного распределения напряжений сжатия и растяжения по сечению стержней магнитопровода. Цель изобретения - повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем что инерционная масса закреплена на свободном конце центрального стержня магнитопровода, обмотки возбуждения расположены на основании магнитопровода, а измерительные обмотки - на стержнях, параллельных основанию. На чертеже схематично приведено предлагаемое устройство. Магнитоупругий преобразователь ускорений содержит магнитопровод 3 с основанием 2 с двумя крайними стержнями 3 и t,стержневой магнитопровод 5, на котором закреплена инерционная масса 6.На основании 2 распо ложены обмотки возбуждения 7-и 8.На стержнях 9 и 10, параллельных основанию магнитопровода, расположены измерительные обмотки 11 и 12. Магни топровод 5 выполнен удлиненным, а инерционная масса 6 закреплена на свободном его конце. Другой конец центрального стержня 5 имеет проточк 13, за счет чего увеличивается чувствительность при измерении знако переменных ускорений. Измерительные обмотки 11 и 12 соединены дифференцИ ально. Обмотки возбуждения 7 и 8 рас положены на основании 2 по разные ст роны от стержневого магнитопровода 5 и соединены встречно. Стержни 9 и 10 выполнены из магни тоупругого материала. Преобразова тель укрепляется на объекте ( на чертеже не показан одним из крайних 3 или k магнитопровода 1 . Магнитный поток Ф, создаваемый в магнитопроводе 1 обмотками возбуждения 7 и 8, проходит через крайние стержни 3 и магнитопровода 1 и маг нитоупругие стержни 9 и 10. При этом в измерительных обмотках 11 и 12 наводятся ЭДС Е и Е2- При условии маг нитной симметрии-магнитопровода 1 и 98 4 одинакового количества витков в измерительных обмотках 11 и 12 наводи-мые ЭДС будут равны и суммарная ЭДС при дифференциальном соединении обмоток 11 и 12 будет равна нулю. При воздействии измеряемого ускорения на инерционную массу 6 магнитоупругие стержни 9 и 10 будут подвергаться напряжениям сжатия и растят жения. При этом, если один из стержней, например 10, сжимается, то другой, например 9, растягивается. Вследствие этого изменяются ЭДС измерительных обмоток 11 и 12, причем приращения ЭДС имеют противоположные знаки. Суммарная ЭДС измерительных обмоток 11 и 12 становится отличной от нуля. Величина суммарной ЭДС пропорциональна величине измеряемого ускорения, а фаза - направлению действия ускорения. В магнитоупругих стержнях 9 и 10 действуют только напряжения сжатия и растяжения, поперечная сила отсутствует, причем величина этих напряжений одинакова по всей длине и по сечению стержней. Это ведет к повышению точности измерения. Формула изобретения Магнитоупругий преобразователь ускорений, содержащий консольно закрепленный магнитопровод с инерционной массой, обмотки возбуждения и измерительные обмотки,о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения, инерционная масса закреплена на свободном конце центрального стержня магнитопровода, обмотки возбуждения расположены на основании магнитопровода, а измерительные обмотки - на стержнях, параллельных основанию. I. Источники информации, принятие во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 312205, кл. G 01 Р 15/11, 1970. 2.Авторское свидетельство № 501357, кл. G 01 Р 15/11., 197. 3.Приборы и системы для измерения вибрации, шума и удара. Справочник под ред. В.В.Клюева, Кн.1-я. М., Машиностроение, 1978, с. (прототмпУ.