Преобразователь механических усилий в электрический сигнал

(и) 640151 Союз Советских Социалистических республик(23) Приоритет (43) Опубликовано 30,12.78. Бюллетень М (54) Дата опубликования описания 30.11по делам изобрет и открытий 2) Авторы изобретени М, М, Стронгин, В Научно-исследовате Московского ордена Лен Знамени государственно Хазе рков и(71) Заявитель 54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МЕХАНИЧЕСКИХ УСИЛ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИГНАЛИзобретение относится к измерительной технике, может найти применение в промышленном контроле и экспериментальной технике, в частности, для измерения разнообразных механических нагрузок непосредственно в процессе бурения и является усовершенствованием известного устройства, описанного в авт. св.606117. Известен по основному авт. св.606117 преобразователь, содержащий возбуждающую систему на постоянных магнитах, измеритель индукции магнитного поля и магнитоупругий чувствительный элемент, выполненный в виде стержней, симметрично расположенных относительно измерителя индукции магнитного поля, механически соединенных с чередующимися разноименными полюсами постоянных магнитов возбуждающей системы, Этот преобразователь выгодно отличается от других устройств того же назначения простотой конструкции; разделением на элементы, подверженные механическим нагрузкам, и на несоединенные с ними элементы с токонесущими деталями; величиной диапазона измеряемых механических усилий и частотной характер исти кой.Однако в процессе измерений возникает необходимость как снижения нижнего польскии институт механикина и ордена Трудового Красногоо университета им. Ломоносова рога измеряемой величины, так и общего увеличения разрешения измерения.Цель изобретения - повышение чувствительности.Это достигается тем, что в устройствовведен концентратор магнитного потока, выполненный в виде плоских или шаровых секторов, ось симметрии которых совпадает с осью чувствительности измерителя пндук ции магнитного поля.На чертеже показан предлагаемый преобразователь, вид сверху.Рабочие стержни 1, 2 чувствительногоэлемента воспринимают нагрузку, стержни 15 3 и 4 являются компенсационными. Всестержни механически соединены с чередующимися разноименными полюсами постоянных магнитов возбуждающей системы (не показана), которые могут быть установле ны на замыкатель, изготовленный из ферромагнитного материала. В центре преобразователя по его оси расположен измеритель 5 индукции магнитного поля, в частности это может быть кольцевой феррозон довый магнитометр. В плоскости магнитометра установлены сектора 6, 7 концентратора так, что ось симметрии секторов совпадает с осью чувствительности магнитометра. С рабочими стержнями 1, 2 механиЗ 0 чески соединен силопередающий элемент 8.Так как постоянные магниты ориентированы разноименными полюсами через один, то при отсутствии внешней нагрузки в центре магнитной системы магнитные потоки: рабочий и компенсационный - направлены 5 навстречу и равны.Выходной сигнал снимается с магнитометра, который ориентирован таким образом, что в случае отсутствия внешних усилий выходной сигнал равен нулю. При на гружении рабочих стержней их магнитная проницаемость меняется, рабочий и компенсационный магнитные потоки перестают быть равными, Появляется составляющая вектора магнитной индукции в направлении 15 чувствительности магнитометра, В выходной цепи магнитометра образуется сигнал, пропорциональный приложенной нагрузке.Положительное действие концентратора заключается в том, что при его помощи 20 формируется в зоне измерения оптимальное магнитное поле как результат суперпозиции двух магнитных потоков; рабочего и компенсационного, Выполнение концентратора в виде секторов не нарушает требуе мую симметрию магнитного поля преобразователя и одновременно позволяет сделать зазор под магнитометр минимальным. Расположение секторов концентратора симметрично относительно оси преобразователя, в ЗО плоскости чувствительности магнитометра, дает возможность создать для обоих магнитных потоков пути с минимальным магнитным сопротивлением. Магнитное поле оказывается стянутым к оси преобразова теля в область измерения, поэтому даже незначительное изменение величины рабочего магнитного потока относительно компенсационного становится измеряемым. Кратность увеличения чувствительности преоб разователя приближенно определяется отношением размеров области измерения с внешними размерами сектора концентратора, Кроме того, результирующий вектор магнитной индукции, по величине которого судят о приложенном усилии, при наличии концентратора становится сонаправленным с осью чувствительности магнитометра.В конструкции предлагаемого преобразователя применен концентратор в виде плоских секторов, изготовленных из магнитомягкого материала 79 НМ, вписанных в диаметр размером 50 мм. При этом, сохраняя разделенными чувствительную и измерительную части преобразователя, удалось получить пятикратное увеличение чувствительности. Для большего повышения чувствительности предполагается выполнение концентратора в виде двух шаровых секторов.Технико-экономический эффект от использования изобретения заключается в следующем: возможность измерения малых величин приложенной нагрузки несомненно расширяет область применения преобразователя; увеличена чувствительность без усложнения технологии изготовления преобразователя; снижена стоимость вторичной аппаратуры за счет уменьшения и упрощения усилительных каскадов регистрирующей аппаратуры, что одновременно привело и к повышению надежности измерения в целом. ф ор мул а из о бр ет енияПреобразователь механических усилий в электрический сигнал по авт. св.936117, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, в него введен концентратор магнитного потока, выполненный в виде плоских или шаровых секторов, ось симметрии которых совпадает с осью чувствительности измерителя индукции магнитного поля.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР606177,кл. б 011 1/12, 1975.Составитель Г, Максягинедактор Е. Караулова Техред С. Антипенко Корректор Е. ХмелЗаказ 2474/13 1 Лзд.779 Тираж 1080 Подписно НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5