Тензорезисторный способ измерения статической магнитострикции образца

Союз Советских Социалистических Республик(51) М. Кл. б 01 Г 1 33/18 Государственный немнтет Севвтв Мнннстрав СССР по делам нзееретеннй н етнрьпнй(72) Авторы изобретения И. Пеордиев и Т. Х. Бикташев Институт физики метаппов и проектный и научноисспе довате пьский институт "Уральский промстройнпипроект"(54) ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯСТАТИЧЕСКОЙ МА ГНИТОСТРИКЦИИО БРА ЗЦА Изобретение относится к технике магнитньтх измерений, а бопее конкретно к методам прямого измерения магнитострикционной деформации, использующим в качестве первичного преобразователя тензорезистор. 5Известны способы и устройства, основанные на различных физических принципах измерения мапых изменений линейных размеров теп и предназначенные дпя опредепения деформаций теп при их намагничивании 11. 1 О Недостатком их явпяется низкая точность измерений.Ближайшим по технической сущности к/предпагаемому изобретению является способ, который предпопагает проведение измерения в нескопько тактов 21.В общем спучае такты и порядок. их проведения следующие.Такт балансировки измерительного тракта, при котором фиксируют сигиап на выходе измеритепьного тракта и с помощью эпементов бапансировки сводят этот сигнал к нулю.Такт градуировки иэмеритепьного трактае при котором с помощью образцового резисто- а ра (обычно постоянной вепичины) разбапанснруют последний на известную вепичину ипоске протекания переходных процессов визмеритепе фиксируют величину сигнала навыходе измеритепьиого тракта,Повторяют такт балансировки.Такт собственно измерения, при которомсоздают поле, намагничивакхцее исследуемый образец, на котором закреппен рабочий тензорезистор, воспринимающий магнитострикционные деформации образца, и послепопучения установившегося значения сигнапана выходе измерительного тракта фиксируютего.Абсопютную вепичину магнитострикцииопредепяют по результатам сигналов, фиксируемых во втором и четвертом тактах, с использованием известной формупы,Однако такой способ отпичается недостаточной точностью измерения.Цепь изобретения - повышение точностиизмерения магнитострикции.Цепь достигается тем, что в тензореэис.торном способе измерения статическоймагнитострикции образцатоснованном на проведенин измерений в нескопько равных подпптепьности тактов, путем подкпючения кмосту образцового резистора, проведениив первом я третьем такте поверки нупя, аво втором - эпементарного измерения, фиксиро:,аепеее результата измерения в кэнце каждо, О такта, в четные такты производят намаге.ееепвание исследуемого образца с рабочим тензореэистором, в начапе каждогочетного такте, начиная с четвертого, по 1 Овегпечипе разности между результатом эпекеентврного измерения, фиксируемого в предьеееуиеел четном такте, и попусуммой резупьтатов поверок нупя, проводимых в сосещецх с ним нечетных тактах, изменяютОбразцовый резистор на вепичиееу, пропореецона пьную этой разности в направлеееиисведення ее к нупео, а при достиекениее этой, .; П с., раВПО 1 Е НчПЕО ПО ПОПУ ЕЕННОй ВЕЛИчннс; сСраздового резистора, а также поееапдравпснеееео его изменения в процессе регулировки суееят о величине н знаке магнитострикции,1 а чертеже прнводспеа бпок схема устройства дпя реапизацпи предпагаемого спо- йьсоба.Устройство содерекит образцовый резистор 1, через кпеоч 2, подсоединяемый, цапример, параппепьно к одному из ппеч тензомоста 3, в который вкеночен рабочий тензо 30резистор 4, вос.еереееше.евюшеей деформацииж:.Не,г,емсн о образца 5 помещенного впамагппчиваюшее устройство 6, индикатор 7(ееапрцмер, цзмеритепьпьп прибор с нулем8посредеыее иьеходиого сигнапа усипйтепя 8,вычиспптепьное устройство 9 и блок 10управееееиее.11 аеерееекеееие на выходе усипитепя 8 в-м такте может быть предстввпено в виде40суммы спедующих спагаемых: тдо Ч 1 о постоянцая составпяюшая дрейфа,Обуспенпеееееая исходной разбацансировкой 45тЕНЗОМОЕ Та 3 И СМЕНЕЕ 1 ЕИЕМ НуЛя уСИПИтепя Р;с+, = нрогрес:с.ееруеоеееая составпяеощая дроеефп, обусповпеенеая изменением параметров эпоментов пзмерцтепьного тракта из-за воздействия внешних и внутренних 50дестабилизируеоших факторов; К 6 - информационная составляющая, где К-коэффициентпередачи измерительного тракта, равныйпроизведению коэффициентов передачи тееезомоста 3 и усипитепя 8, в -суммарная 55величина относнтепьных изменений сопротивпений ппеч тензомоста 3 за счет воздействий образцового резистора Е о и магнитострикции Ы 6-тензочувствитепьвость рабо-чего тензорезисторв 4).В исходном состоянии блок 10 управпения не работает, кпюч 2 разомкнут, намагничивающее устройство 6 выкпючено, выходной сигнал вычислительного устройства 9 равен нулю, значение образцового резистора 1 произвольное, значение выходного сигнала индикатора 7 обусловлено разбапансом тензомоста 3 и дрейфом нупя усипитепя 8, то есть дестабипиэируюшими факторами. Если усипитепь 8 работает в обпасти ое- раничения - нупевой чувствитепьности (защкапиваееия индикатора 7,) то оператор с помощью органов балансировки тенэомоста 3 (ееа схеме не показаны) добивается сигнала на выходе усипитепя 8, бпизкого к нупю, Затем он запускает бпок 10 управпенич - начинается цикл измерения, состоящий из многократно повторяющихся тактов равной дпитепьности Т , причем в ееечетных тактах проводятся поверки нупя, а в четных - элементарные измерения с предваритепьным изменением величины образцового резистора 1В первый такт ключ 2 разомкнут - образцовый резистор 1 не воздействует на тензомост 3, то есть бд =О, намагничивающее устройство 6 выключено - исспедуемый Образец не намагничивается, тоестьД - О. В конце такта, считая с, = О, по команде блока 10 вычислительное устройство 9 производит запоминание выходного сигнала усилителя 8;На время второго такта по команде блока 10 управления замыкается ключ 2, включается намагничиваюшее устройство 6 и поспе протекания переходных процессов - в конце такта Ечерез время Т после фиксации резупьтата поверки нуля в первом такте) - вновь по команде бпокв 10 производится запоминание вьеходного напряжения усипитепя 82" (о е)о+флВ третьем такте размыкается кпюч 2, выключается намагничиваюшее устройство 6 и через время фГ после фиксации сигнапа во втором такте бпок 10 подает команду на запоминание устройством 9 сигнапа(Т+ Т),В начале четвертого такта вновь замыкается кпюч 2 и включается намвгничиваюшее устройство 6, В это же время по команде блока 10 выходной сигнал вычиспитепьного устройства 9, формируемый какЬ 1 3 и спедоватепьно равный Ь 1 - К фо 4 ЬХ),подается на вход бпокв 10, который изме602891 няет образцовый резистор 1 на величину, пропорциональную Ь, и в направлении (Ь )О, В конце этого такта - по окончании в измеритепьном тракте переходных процессов, вызванных коммутацией и изменением обраэцового резистора 1, в память, хранящую О,записывается где 6 -относитепьцое изменение сопротивО пения тензомоста 3 за счет подключения измененного значения вепичины образцового резистора 1.В дапьнейшРм процессы повторяются (в четных аналогично рассмотренным в четвертом такте, а в нечетных - в первом и третье",г) до тех пор, пока формнруемая вычислительным устройством разность Ь 1 не станет равна нупю (изменения образцового резистора прекращаются) при этом ЬЗ=Х(ЕО+ЬЪ) то есть 3 щбОткуда видно, что измеряемая вепичина магнитострикции и ее знак (-" указывает на противоположность разбапансировок, вы 25 зываемых Ьц и Ъ . ) определяются вепичиной установившегося значения образцового резистора 1 и направлением его изменения в процессе регулировки. 30формула изобретения Тензорезисторный способ измерения статической магнитсстрикции образца, основанцый ца проведении измерений в несколькоравных по дпительцостц тактов, путем подкпюченця к мосту образцового резистора,проведении в первом и третьем тактах поверки цупя, а во втором - эпел 1 ецтарцогоизмерения, фиксироваццц реэупьтата измерения в конце каждого такта, о т и и ч а юш и й с я тем, что, с цепью цовьпиецияточности, в четные такты производят намагничивание исспедуемого образца с рабочимтензореэцстором, в начале каждого четноготакта, начиная с четвертого, по величинеразности между реэупьтатом эпел 1 ецтарногоизмерения, фиксируемого в предыдущем четном такте, и поцусуммой результатов поверок цупя, проводимых в.соседних с нимнечетных тактах, изменяют образцовый резистор ца величину, пропорццоцапьцую этойразности в цаправпеццц сведецця ее к нусио,а при достижении этой раэцостц равнойцугцо, по попучецной непцчцце образцовогорезистора, а также по цаправпеццю егоизменения в процессе регулировки судят овепичице и знаке маг нптострикции,Источники информации, принятые,во внимание при экспертизе.1. Лппев Т. МСейдепь Л, Р. Автоматическая коррекция погрешностей цифровыхюизмерительных приборов, М., Эцергця, 1075,с. 70-74. 2. Чечерциков В, И, Магнитные иэмереция, изд, МГУ, 1969, с, 157-183,6 ЦНИИ ПИ Заказ 1842/4 Тираж 1112 Подписное илиал ППП Патент, Ужгород, ул, Проектная, 4