Устройство для измерения усилий

(51) 4 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИС ИЗОБРЕТЕН ЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСХОМ(21) (22) (46) (72) (53) (56) )1 970 лич целью оно сн ком то эовате 3 сКпровод привод магнит преобр в терм ри нен с УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯсодержащее силопередающий магнитоупругий преобра" с чувствительным к давлеитоприводом и обмоткой, о(54)(57УСИЛИЙ, элемент зовател нию маг те фе та, а в тер зо Ъ 694785/24-105.01.840,09.85. Бюл..И.Марчик и МсА31.787(088.8)вторское свиде51, кл. С 01 1,збург В.В, МагИ. Мс 1 ЭНЕРГИЯ а ю щ е е с я тем, что, с повышения чувствительности, абжено термостатом и источника, магнитоуругий преобраль снабжен экраном из электро ящего материала, а магнитопреобразователя выполнен из омягкого феррита, причем азователь с экраном размещены остате, источник тока соедиобмоткой преобразователя, ом частота тока равна часторомагнитного резонанса ферри- температура, поддерживаемая остате, равна температуре го перехода феррита.Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к магнитоупругим преобразователям механических величин в электричеакий сигнал, и используется при измерении механических усилий (растяжения, сжатия и т.п.) в дистанционных системах автоматического контроля, например контроля усилия нажима валков в технических 10 линиях проката (толщина менее 0,1 мм),Цель изобретения - повышение чувствительности датчика.На Фиг.1 показаны зависимости (1) для сердечника марки 6000 НМ при частоте 10 кГц (кривая 1 соответствует давлению р=0, а кривая 2 р=2,5 МПа); на Фиг,2 - конструктивная схема предлагаемого датчика.,Магнитоупругцй датчик давления 2 О состоит из Ферритового сердечника 1 с обмоткой 2 возбуждения и металлическими экранами 3. На Ферритовый сердечник давление передается через стержень 4, выполненный из окиси 25 алюминия, проходящий через отверстие в верхней крышке 5 термостата 6. Сердечник 1 с обмотками 2 возбуждения и экранами 3 закреплен в корпусе- термостате 6 с помощью болтов 7,ЗО проходящих через платформу 8 в виде текстолитовой прокладки. Лругая текстолитовая прокладка установпеца под стержнем 4 для равномерной передачи давления от стержня 4 на сердеч 35 ник 1. Термостат снабжен нагревательным элементом 9 и термопарой 10.Предлагаемая конструкция магнитоупругого датчика давления, чувствительный элемент которой выполнен из высокопроницаемого феррита марки 6000 НМ, при использовании в качестве датчика механического давления обеспечивает выявление нового свойства, а именно повышенной чувствительности вследствие резонансного спада магнитной проницаемости Феррита вследствие возбуждения феррита при возбуждении естественного ферромагнитного резонанса,Установлена возможность измерения давления по резонансному измерению величин магнитной проницаемости ,Щ сердечника (зависимостьот т имеет вид, показанный на фиг.1) и выяв лецо, что при частоте поля возбуждения 10 кГц и отсутствии внешних полей в магнитном экранированном элементе при температуре, близкой к температуре Фазового перехода феррита, в ца - груженном сердечнике возникает явление естественнбго ферромагнитного резонанса, наблюдается спад величины /О, а следовательно, и изменение индуктивности обмотки возбуждения и тока в ней. При этом требуемая температура поддерживается с помощью термостата, Изменение магнитной проницаемости на участке спада Ь(и г , соответствующее какому-то заданному изменению давления б р, и отношение 61 гп/О резко возрастает по сравнению с Ьи и 4(И /Ар до участка спада (Фиг.1), Следствием является повышение тензочувствительности датчика давления до 107, на 1 МПа.Термостат выполнен иэ пенопластового цилиндра 900 700500 мм, ограниченного металлической крышкой, сердечник - в виде цилиндра 12,0 ф 5,0 " х 5,5 мм из магнитомягкого феррита марки 6000 НМ, стержень - из алюминиевых сплавов, платформа и прокладки иэ текстолита, обмотка сердечника намотана проводом ПЭЛШО диаметром 0,2 мм (50 витков), экран сердечйика был выдавлен из медной фольги толщиной 0,2 мм. Перед началом работы проводится калибровка датчика, для чего в термостате устанавливают температуру на 5 ниже температуры фазовогооперехода, на обмотку возбуждения по" дают ток с частотой, равной частоте естественного ферромагнитного резонанса сердечника, К стержню прикладывают известные механические усилияц, При изменении уси-, лия изменяется магнитная проницаемость сердечника, что приводит к изменению полного электрического сопротивления 8 обмотки. Полученная зависимость полного электрического сопротивления от приложенного известного механического усилия Р 1, Р Ри т,д. является калибровочной кривой для данного типа датчиков. Калибровка датчика показала, что изменение нагрузки ца 1 Н соответствует изменению полного электрического сопротивления обмотки на 107Магнитоупругий датчик давленияработает следующим образом,В термостате поддерживается температура 110 + 0,5 ОС, на обмотку 2 возбуждения подают ток с частотой,ное аказ 6092/36ВНИИПИ Тираж 896 Государственного к елам изобретений и сква, Ж, Раушск П омитета СССР открытийая наб., д,113035,илиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектн з 1 равной частоте естественного ферромагнитного резонанса меррита, к стержню 4 прикладывают измеряемое механическое усилие. Приложенное к сердечнику измеряемое усилие Р обусловливает возникновение в нем механических напряжений б , которые вблизи температуры Фазового перехода определяют выравнивание внутреннего эффективного поля анизотропии с частотой возбуждения переменного электромагнитного поля (эфАект естественного ферромагнитного резо 182286 4нанса), вызывающих резонансное нз"менение величины магнитной проницаемости ердечника И, соответственно,изменение полного электрического сопротивления катушки и тока в ней,Величина полного электрического сопротивления определяется с помощьюприбора типа Е 12-2. Сопоставляя измеренную величину полного электри ческого сопротивлений с калибровоч-.ной кривой указанногь датчика, опрв"деляют величину измеряемого механического усилия.