Устройство для измерения усилий

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) (11) 7 1) 6 011. 1/12 ДОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ юшееся тем,что,с порога чувствительности, он дополнительными обмотками между подмагничивающими ченными последовательно с которых выполнена из двух ций, включенных между со чем ближние к подмагничи секции дополнительной обм гласно сними,а чисцо внтк равно половий числа внтк щих обмоток. тин и С, П. П ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ С ПО ЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКР ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Ижевский механический институт(56) 1. Авторское свидетельство СССРК 0 .690335, кл. О 01 1 1/12, 14.09,77,(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИУСИЛИЙ по авт. св. И 690335, о т л и целью уменьшенияо снабжено двумяИзобретение относится к измерению неэлектрических величин и может быть использовано в приборах и системах для измеренияусилий.Г 1 о основному авт. св. го 690335 известноустройство для измерения усилий, содержащеегп-фазный линейный сектор, равномерную изме.рительную обмотку, ферромагнитный сердечник, воспринимающий измеряемое усилие,блок регистрации, а также включенные после Одовательно фильтр, фазовый детектор, источник управляемого тока и две подмагничива.юшие обмотки, включенные по дифференциальной схеме и расположенныс с возможностью взаимной ориентации относительно статора, причем вход фильтра подключен к измерительной обмотке, Г 1 ринцип действия уст.ройства основан на измерении характеристик311 С от скачков Баркгаузена, возникающихнри псремагничивании ферромагнитного сердечника лппейным статором, Цепь, содержащая подмагничиваюшие обмотки, фильтр, фазовый детектор и источник управляемого тока, служит для углеьшения периодическойпомехи, вознлкаюшсй ввиду неидеальностиконструктивных параметров устройства. Уменьшение помехи достигается за с гет насыщениячасти сердечника, расположенной в зоне измерительной обмотки 1) .ФОдггако известное устройство отличаетсянедостаточной степенью подавления помехи,что ограничивает порог чувствительности устройства, Принцип подавления помехи, реализуетсяв полной мере, когда ширина границы междунасыщенным и перемагничиваемым участкамиферромагнитного сердечника бесконечно мала, 35т.е. распределение напряженности подмагнгяиваюгцсго поля вдоль оси сердечника имеет прямоугольную форму. Реальное же распределениеполя каждой из подмагничиваюших обмотокимеет колоколообразный вид,40Цель изобретения - уменьшение порога чувствительности.,Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения усилий снабжено двумядополнительными обмотками, расположенными 45между подмагничивающими обмотками и включенными последовательно с ними, каждая изкоторых выполнена из двух идентичных секций,включенных между собой встречно, причемближние к подмагничиваюшим обмоткам сек. 50ции дополнительной обмотки включены согласно с ними, а число витков каждой секцииравно половине числа витков подмагничивающих обмоток.На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг, 2 - 4 - графики распределенияполей вдоль ферромагнитного сердечника, иллюстрирующие принцип работы устройства,Устройство лля измерения усилий (фиг, 1) включает нэ-фаэный линейный статор 1, равно. мерную иэм:рительную обмотку 2, ферромаг. нитный сердечник 3, воспринимаюгций измеряемое усилие Р, блок 4 регистрации, подмагничиваюшие обмотки 5 и 6, источник 7 управляемого тока, фазовый детектор 8, фильтр 9, секции 10 и 1 первой дополнительной об. мотки, а также секции 12 и 13 второй до. полнительной обмотки. Как видно из фиг,1, фильтр 9, фазовый детектор 8, источник 7 управляемого тока и подмагничиваюцие об. мотки 5 и 6 соединены последовательно, а вход фильтра 9 подключен к измерительной обмотке 2. Кроме того, подмагничивающие обмотки 5 и 6 установлены с возможностью . взаимной ориентации относительно статора 1 и включены по дифференциальной схеме.Обе дополнительные обмотки, выполненные в виде двух идентичных секций (соот. ветственно 1 О и 11, 12 и 13); включенных встречно, расположены между подмагничиваю. шими обмотками 5 и 6, причем включены последовательно сними, Ближние к подмагничиваюшим обмоткам 5 и 6 секции (соответственно 11 и 13) включены согласно с ними, а число витков каждой секции 11-13 равно половине числа витков подмагничивающих обмоток 5 и б. Устройство работает следующим образом, Линейный статор 1 создает поле, перемагничиваюшее сердечник 3. В измерительной обмотке 2 наводится ЭДС от скачков Баркгаузена, поступающая далее в блок 4 регистрации. Из. меряемое усилие Р создает растягивающие напряжения в сердечнике 3, вследствие чего изменяются характеристики ЭДС от скачков Баркгаузена и, соответственно, показания блока 4 регистрации, На выходе измерительной обмотки 2 возникает также периодическая помеха с частотой питания статора 1. Эта помеха выделяется фильтром 9 и поступает на вход фазового детектора 8, который управляет работой источника 7 тока. Последний создает в подмагничивающих обмотках 5 и б постоянный ток такой величины, чтобы величина помехи была минимальной. Это достигается путем изменения перемагничиваемого участка сердечника 3 за счет частичного его насыщения полями обмоток 5 и б.Роль дополнительных обмоток, образуемых секциями 10 и 11, а также 12 и 13, сводится к следующему, На графиках (фиг,2 и 3) Н (х) - подмагничивающее поле;Н(х - поле линейного статора; Нт (х 1 - суммарное поле, равное Н,(х)-Н(х); .х координата, совпадающая с осью ферромагнитного сердечника 3 (фиг. 1), На, фиг, 210687 г,Ф Филиал ППП "Патент", г г, Ужгород, ул.Проектная 3показано идеальное распределение Н (х) теоретически необходимое для полной ком. пенсации помехи (на участке, равнсч полюс- ному делению статора Хц, кривые Н и Ях совпадают и смещены друг относительно друга для удобства чертежа). На прак. тике распределение подмагничивающего поля ФСх, создаваемого обмотками 5 и 6 (фиг. 1), имеет вид, показанный на фиг. 3. Поскольку поле Н (у на интервале Хо 10 отлично от нуля и монотонно изменяется по длине сердечника, то суммарное распределение поля Чк) на интервале хот; лично от синусоидальной формы и, соответственно, величина помехи принципиально не может быть равной нулю, Влияние неидеальности распределения поля /Н(х) в данном случае эквивалентно периодическому изменению длины перемагничиваемого участка сердечника. Очевидно, необходимо приблизить каким-либо путем форму кривой тт(Х 1 на фиг. 3 к кривой на фиг. 2, На фиг. 4 показаны следующие зависимости напряженности поля от координаты х: Н,(х - поле подмагничивающей обмотки 5; Нвх) ВНИИПИ Заказ 11450/3Тираж 827 Подписное 42 4поле ближней секции 10; Й",(х 1 - поле дальней секции 11; Н,(х - суммарное поле, равное Чх +. Нв(кН,", (х), Из фиг. 4 видно, что полеЧ, (х) гораздо быстрее убывает с изменением координаты х, чем рас. пределение Н(Х , что и требовалось получить. Установлено также, что наилучшие результаты достигаются при числе витков каж дой секции, равном половине числа витков подмагничиваюших обмоток, а увеличение числа секций дополнительных обмоток более двух не дает заметного эффекта.Из фиг, 4 также очевидна необходимость встречного включения секций (10 и 11, 12 и 13 на фиг. 1), причем ближняя к перемагничивающей обмотке секция должна . быть включена согласно с ней. При любых других вариантах включения секций вид кривой Н Ь) искажается и, соответственно, положительный эффект (уменьшение помехи) не достигается. Практически полное устранение помехи позволило регистрировать более малые изменения характеристик ЭДС от скачков Баркгаузена, т.е. уменьшить порог чувствительности устройства.