Магнитный мост постоянного потока

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 020479 (21) 2746096/18-21с присоединением звявки Нов(5 ЦМ, К,з С .01 й 33/00 Государственный комитет СССР оо дедам изобретений н открытий(72) Автор изобретения Б.М. Мамиконян уЛенинаканский Филиал Ереванского политехническогоинститута им. К. Маркса(54) МАГНИТНЫЙ МОСТ ПОСТОЯННОГО ПОТОКА Изобретение относится к измерительной технике, в частности к магнитным мостам постоянного потока с электро-. механическим индикатоРом, и может быть использовано для измерения различных магнитных, механических и электрических величин.Известен магнитный мост постоянного потока, в зазоре измерительной диагонали которого установлен цилиндрический постоянный:магнит, намагниченный по диаметру. Такое выполнение индикатора позволяет устранить противодействующие пружин 1),Основным недостатком этого магнит ного моста с электромеханическим индикатором является низкая чувствительность. Выходной величиной магнитного моста является магнитный поток, поэто" му при прочих равных условиях чувстви-Ю тельность моста будет тем выше, чем меньше магнитное сопротивление измерительной диагонали. Наличие воздушного зазора в измерительной диагонали существенйо увеличивает ее магнитное сопротивление.Известен магнитный мост постоянного потока, являющийся наиболее близким по технической сущности, в котором измерительная диагональ имеет в сред ней части кольцевое разветвлениевнутри которого установлен неподвижный цилиндрический сердечник. В воздушном зазоре между кольцевыми разветвлениями и цилиндрическим сердечником установлена подвижная рамка измерительного механизма, Отсутствие поперечного воздушного зазора в измерительной.диагонали повышает чувствительность магнитного моста 21.Недостатком известного магнитногсмоста является нелинейность характеристики преобразования с(.=1(ф),где о( - угол отклонения стрелки индикатора разбаланса моста,Ф - поток разбаланса.Теоретическое исследование показало,а испытание макета подтвердило, чтоиз-за распределенного характера потоков в кольце разветвления, эта зависимость выражается нелинейнымуравнением (см. прилагаеьый расчет) Рффф+агде фг - поток, создаваемый намагничивакщей силой рамки измерительного механизма, а - постоянная величина, зависящая от конструктивных размеров и материала кольцевого разветвления.Цель изобретения - устранение нелинейности в характеристике преобразования индикатора разбаланса т.е. повышение точности магнитного мостапостоянного потока,Цель достигается тем, что в магнитном мосте постоянного потока, содержащем установленный внутри кольцевого разветвления измерительной диагонали моста электрический измерительный механизм, рамка измерительно- (Ого механизма выполнена неподвижнойа к подвижной части прикреплен охваченный рамкой поворотный якорь сдвумя явно выраженными полюсами, установленный с зазором внутри кольцевого разветвления измерительной диаго-нали.На Фиг. 1 изображена принципиальная схема магнитного моста; на фиг, 2 -направление магнитных потоков в измерительной диагонали. 20Магнитный мост содержит постоянный магнит 1 с полюсными наконечниками 2, между которыми расположенмагнитопровод,крайние стержни 3 и 4которого образуют вместе с зазорами 5 плечи магнитного моста. Перемычка 6 магнитопровода, образующаяизмерительную диагональ моста, в средней части разветвлена в виде кольца,внутри которого соосно с ним установ- Злен поворотный якорь 7 из Ферромагнитного материала с двумя явно выраженными полюсами. С якорем 7 неподвижно соединена стрелка 8, образующая вместе с ним подвикную частьизмерительного механизма, с которойсоединены концы моментных пружин(на фиг. не показаны), Рамка 9 измерительного механизма, выполнена неподвижной, обхватывает поворотныйякорь" 7 и подключена ко вспомогательному источнику постоянного тока(на Фиг. 2 направление этого тока врамке 9 обозначено точками и крестиками). В один из зазоров 5 вводитсяисследуемый объект. 45Магнитный мост работает следующим образом.В состоянии равновесия моста(Фиг. 2) когда поток ф равен нулю,с помощью моментных пружин подвижная часть измерительного механизмаустанавливается в начальчое положениес(,=О, Магнитный поток Фсозданный намагничивающей силой рамки 9,заьыкается через поворотный якорь 7и кольцо. Поскольку в любом положенииповоротного якорямагнитное сопротивление на пути потока Ф одинаковое,то энергия магнитного поля кольцапостоянна, Поэтому в состоянии равновесия моста (ф=О), на подвижную часть Оизмерительного механизма, не действует вращающего момента и стрелка 8занимает положения с.=О. При появлении потока разбаланса ф картина магитного поля в кольце меняется. наразличных участках кольца части пото ков Ф и ф направлены различным образом: согласно или встречно. В зависимости от величины угла поворота якоря 7 меняется энергия магнитного поля кольца, так как меняются длины участков с согласно или встречно действующими потоками Ф или ф. Например, в положении с(, указанном на Фиг, 2, при наличии потока Ц энергия магнитного поля кольца больше, чем в положении с(.=0. Энергии магнитных полей остальных участков магнитного моста, а также якоря 7, не зависят от поворота сА.подвижной части, поэтому вращающий момент, действующий на подвижную часть, обусловлен только энергией магнитного поля кольца. При этом подвижная часть стремится занять такое положение, при котором энергия магнитного поля кольца максимальна. Таким образом, если поток разбаланса ф имеет направление, указанное на Фиг. 2 то на якорь 7 действует вращающий момент, поворачивающий его по часовой стрелке. При повороте рамки 9 возникает противодействующий момент пружин, пропорциональный величине с и якорь 7 занимает положение с(. лропорциональное величине потока ф . При изменении направления (направление вращающего момента меняется на противополокноеНаходят характеристику преобразования Д.=Г(ф) измерительного механизма. Действующий на якорь 7 вращающий момент определяется по известной Формуле"ифир. , где- в данном случае энергия магнитного поля кольца. Если через участок с магнитным сопротивлением 8 А течет поток ф то энергия магнитного поля участка равна фК /2, Применяют указанную формулу к кольцу и определяют его энергию как сумму энергий отдельныхего участков, имея ввиду, что В =/О 5, где- длина, 5 - поперечйое сечение участка, а,ф - магнитная проницаемость материала кольца. Величина тока через рамку 9 выбирается такой величиной, чтобы при ф =О индукция в кольце соответствовала середине линейного участка кривой намагничивания, тогда под действием потока разбаланса ф , индукция в кольце не выйдет за пределы линейного участ - ка и будет иметь место ф =сос.Таким образом, в произвольном положении с(. рамки 92. И с, 2 /4 ъ(Ф" ф).м, Ф813332 ВНИ ПЗаказ 767/5 Тираж 732 Подписно ж.г илиал ППП "Патен .Ужгород,ул.Прое ная,где г - радиус средней окружностикольца.сРя, гВращающий момент В 8= :,Чс ФлфАПротиводействующий момент Мп =са, где,с - жесткость моментных пружин.Из УсловиЯ МвР = М,пр находЯт1 кСрЬ ф,ффт.е. отклонение стрелки 8 пропорцио- нально величине Ф (шкала равномер- О ная),и с измерением направления ф направление с меняется на обратное.Сопоставление предлагаемого магнитного моста и указанного -прототипа показывает, что в предлагаемом маг нитном мосте индикатор разбаланса имеет линейную характеристику преобразования, что выгодно отличает его от указанного прототипа. Достигаемая вследствие этого более высокая по Щ сравнению с прототипом точность предлагаемого моста увеличит сферу его применения и устранит необходимость разработки ряда магнитных, мостов,имеющих точность, близкую к точностипредлагаемого моста. формула изобретения Магнитный мост постоянного потока, содержащий установленный внутри кольцевого разветвления измерительной диагонали моста магнитоэлектрический измерительный механизм, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повы" шения точности измерения, рамка измерительного механизма выполнена неподвижной, а к подвижной части прикреплен охваченный рамкой поворотный якорь с двумя явно выраженными полюсами, установленный с зазором внутри кольцевого разветвления измерительной диагонали. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Р 2827609, кл. 32434, 1967.2. Авторское свидетельство СССРР 2482409, кл. С 01 й 33/ЬО, 1977,