Измерительный преобразователь механических параметров

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУСоюз Советскик Социалистических Республик(22) Заявлено 20. 11, 80 (21) 3006 340/25-28с присоединемием заявки МВ. Дата опубликовачия описания 07.09. 82 И 1 М. Кл. 6 01 В 7/24 Государственный комитет СССР по дедам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Липецкий политехнический институт(54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МЕХАНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВИзобретение относится к измерениям механических напряжений и деформаций с помощью средств, использующих магнитоупругий эффект в контролируемом материале, и предназначено для использования преимущественно в металлургической промышленности в качестве датчика натяжения стальной полосы при прокатке, но может быть использовано и для определения величины нагрузок в металлоконструкциях.Известен измерительный преобразователь механических напряжений и деформаций, содержащий намагничивающую систему в виде постоянного магнита П-образной формы, устанавливаемого на деталь, и измерительный датчик в виде феррозонда, размещенный между полюсами магнита 1)..Однако такой измерительный преобразователь обладает малой чувствительностью из-за низкой чувствительности феррозонда к магнитным полям и из-за малости воспринимаемого им магнитного поля рассеивания детали.Наиболее. близким к изобретению является измерительный преобразователь механических параметров Ферромагнитных материалов, основанный на использовании влияния механическогопараметра на магнитный поток в преобразователе, содержащий незамкнутыймагнитопровод с двумя полюсными стержнями, намагничивающую обмотку, размещенную на первом полюсном стержнеи предназначенную для присоединенияк источнику постоянного токае и измерительный датчик Холла,. размещен-ный на полюсе второго стержня магнитопровода 21 .Хотя известный преобразовательобладает высокой чувствительностьюблагодаря использованию датчиковХолла, он не обеспечивает высокойточности при его использовании дляизмерений механических напряженийи деформаций в ферромагнитных материалах с сильно выраженной и иэменякнаейся от измерения к измерениюкристаллографической текстурой. Вчастности, это имеет место при измерении натяжения полосы электротехнической стали на прокатном ста не. Изменение нристаллографическойтекстуры вдоль полосы вызывает такие врезные изменения магнитной проницаемости контролируемой полосы,которые сравнимы с полезным изменением магнитной проницаемости отизмеряемого натяжения. В результате изменения магнитного потока впреобразователе, вызванные неизмеряемым параметром, сравнимы сизменениями магнитного потока, вызванными измеряемым параметром.5Целью изобретения является повышение точности результатов измерений механических напряжений путем компенсации влияния кристаллографической текстуры материала. 10Поставленная цель дбстигается тем, что в измерительном преобразователе механических параметров, содержащем незамкнутый магнитопровод с двумя полюсными стержнями, намагничиваю щую обмотку, размещенную на первом полюсном стержне и предназначенную для присоединения к источнику постоянного тока, и измерительный датчик Холла, размещенный на полюсе второго Щ стержня магнитопровода, магнитопровод. снабжен третьим полюсным стержнем и размещенным на полюсе этого стержня компенсационным датчиком Холла с делителем выходного сигнала, выход 25 делителя соединен последовательно встречно с выходом измерительного датчика Холла, а расстояние от полюса третьего стержня до полюса второго стержня меньше, чем расстояние ЗО от полюса второго стержня до полюса первого стержня.При таком выполнении преобразователя ферромагнитный материал между первым и вторым стержнем оказывается в магнитном поле с малой напряженностью, а ферромагнитный материал между вторым и третьим стержнем - в поле с большой напряженностью, что вызвано различием расстояний между стержнями. 40. При малых напряженностях магнитно. го поля магнитная проницаемость ферромагнитных материалов чувствительна как к изменениям механических напряжений, так и к изменениям кри сталлографической текстуры. Но нри больших напряженностях магнитного поля магнитная проницаемость Ферромагнитных материалов чувствительна лишь к изменениям кристаллографи О ческой текстуры и не чувствительна к изменениям механических напряжений, поэтому магнитный поток между полюсами первого и второго стерж" ней несет информацию как о механи ческих напряжениях, так и о кристаллографической текстуре материала, а магнитный поток между полюсами втоорого и третьего стержней несет инФормацию лишь о кристаллографической 6 Отекстуре.Последовательное и встречное включение измерительного датчика Холла, выдающего сигнал, пропорциональный механическим напряжениям и кристалло-ь 5 графической текстурованности,с делителем сигнала компенсационного датчика Холла, выдающего масштабированный сигнал, пропорциональный только кристаллографической текстурованности, позволяет компенсировать влияние кристаллографической текстуры на точ,ность результатов измерений механических напряжений. Этим и повышается точность результатов измерений.На чертеже показан измерительный преобразователь механических параметров, поперечный разрезПреобразователь содержит незамкнутый магнитопровод 1 с полюсными стержнями 2-4. На полюсном стержне 2 размещена намагничивающая обмотка 5, На полюсах стержней 3 и 4 раэмеще ны и закреплены компенсационный б и измерительный 7 датчики Холла с помощью диэлектрической прокладки 8, Расстояние 1 от полюса стержня 2 до полюса стержня 3 выполнено меньшим, чем расстояние 1 от полюса стержня 2 до полюса стержня 4. Ком.пенсационный датчик Холла б имеет делитель выходного сигнала (не показан). Выхбдные зажимы делителя соединены последовательно встречно с выходными зажимами измерительного датчика Холла 7.Измерительный преобразователь работает следующим образом.После установки измерительного преобразователя полюсами стержней 2-4 на контролируемую полосу проката 9, с некоторым зазором 8, обмотку 5 подключают к источнику постоянного тока (не показан), а последовательно соединенныЕ зажимы измерительного датчика Холла 7 и делителя сигнала компенсационного датчика Холла б подключают к измерительному прибору (не показан) .Под воздействием намагничивающей обмотки 5.в стержне 2 возникает магнитный поток Р, который распределяется на магнитные потоки 4 в стержне, 3 и Ф в стержне 4, Напряженность магнитного поля. в материале 9 на участках 8 и 2 определяется их длиной,.Если контролируемым материалом является, например, трансформаторная сталь с содержанием кремния 3,8, а длина участка 81 выбрана . настолько меньше , что на них обеспечиваются напряженности поля 30 и 2 А/см соответственно, то магнитный поток Р зависит лишь от степени текстурованности.стали и не зависит от механических напряжений в ней, Магнитный поток Р зависит как от степени текстурованности, так и от механических напряжений в сталиПод воздействием магнитного потока 4, на выходных зажимах датчика/26ВНИИПИ Госудапо делам. и113035, Москв ж 614ного кений и5, Рауш каз 6 Ти ств обр дписное итета СССткрытийкая наб., 4/5 илиал ППП 1 Патент, г. ужгород, ул. Проектная,Холла б вырабатывается сигнал, пропорциональный текстурованности стали. На зажимах датчика Холла 7 вырабатывается как сигнал, пропорциональный механическим напряжениям, так и сигнал, пропорциональный текстурованности стали.Сигнал с датчика Холла б, проходя через делитель, уменьшается и становится одинаковым с составляющей сигнала датчика 7, связанной с текстурованностью стали, если коэффициент деления и делителя выбран правильно. Нужный коэффициент деления делителя подбирают при отсутст.вии механических напряжений, добиваясь его изменением равенства нулю выходного сигнала преобразователяЗа счет встречного включения из выхрдного сигнала датчика 7 вычитается выходной сигнал с делителя сигналадатчика 6, Полученный раэностный выходной сигнал пропорционален лишь механическим напряжениям и не зависит от кристаллографической текстуры стали, чем и обеспечена высокая точность результатов измерений.Использование предложенного преобразователя позволяет увеличить точность подцержания заданного натяжения полосы в прокагных станах, что ведет к увеличению надежности их работы.Формула изобретенияИзмерительный преобразователь механических параметров, содержащий незамкнутый магнитопровод с двумяполюсными стЕржнями, намагничивающую обмотку, размещенную на первомполюсном стержне и предназначеннуюдля присоединения к источнику постоянного тока, и измерительный датчик Холла, размещенный на полюсевторого стержня магнитопровода, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения точности результатовизмерений механических налряженийпутем компенсации влияния кристаллографической текстура ферромагнитногоматериала, магнитон снабжентретьим полюсным стержнем и размещенным на полюсе этого стержнякомпенсационным датчиком Холла сделителем выходного сигнала, выход которого соединен последовательно встречно с выходом измерительногодатчика Холла, а расстояние от полюса третьего стержня до полюса второго стержня меньше, чем расстояниеот полюса второго стержня до полюса.первого стержня,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР М 120670, кл. С 01 В 7/24, 1958.2Приборы для нераэрушающего контроля материалов и изделий. Справочник под ред, В,В.Клюева, кн2. М., Машиностроение, 1976, с.73, рис.45 а (прототип).