Магнитоупругое силоизмерительное устройство

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 9) 111) 1 1, 1/12 НИЕ ИЗОБРЕТЕН ьАр СВИДЕТЕЛЬСТ ТОР содержит два маразователя 1 иобмотки которыхно и подключеныния, При действииР в измерительныпоявляются напряжответственно Нарительный выпр е ьныи ин ст силь 8 и меряемо б мотках а я и Б, вой через2 и делиряжени ямител упругие сихника, 1981,изме т ь а оди ителе из входов напряжение 0,5 Кел 4 поступает сумматора 5, В дел умножается на вел где К -- . Напр П593800,еликобритани 1/12, 1981, ичиняжен равнуюе через поступа 5, В р ыходе с меряемои еляется К Пт2)и выпрямитель 3 й вход сумматор напряжение на сОмаульта воляет магнитотора пле, авыр аже опорционально из го величина опре ия о = Ц, - 0,4 и ройс оиз мерит ел ьно тва ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР(54) МАГНИТОУПРУГОЕ СИЛОИЗМЕРИТЕЛНОЕ УСТРОЙСТВО(57) Изобретение относится к силом ительной технике и позп ить точность измеренияупругого силоизмерительного устро гни тоу пру гих пре 1,1, намагничивани соединены паралл к блоку 7 питаИзобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано в приборах, предназначен"ных для автоматического взвешиванияжелезнодорожных вагонов, автомобилей, для автоматизации работы дозаторов и теп,Цель изобретения - повьппение точно с ти з а счет умен ьш ения по грешно сти от магнитного гистерезиса и тем"пературы,На фиг,1 представлена электрическая схема магнитоупругого силоиэмерительного устройства; на Фиг,2 - ,15магнитоупругие преобразователи,Магнитоупругое силоизмерительноеустройство (фиг,1) содержит двамагнитоупругих преобразователя 1 и11, измерительные выпрямители 2 и 3,делитель 4 напряжения, сумматор 5,цифровой измерительный прибор 6 иблок 7 питания,Магнитоупругие преобразователи(Фиг.2) имеют воспринимающий измеряемую силу 1 сердечник 8 в ниде пакета пласти из магнитострикционногоматериала, в котором сделано восемьсквозных отверстий 9 - 16 для обмоток двух магнитоупругих преобразовател ей,Преобразователь 1 расположенный вв верхней части сердечника 8, имеетамагничивающую обмотку 17 в отверстиях 9 и 12, сигнальную обмотку 1835в отверстпях 10 и 11 и четыре дополпительпые обмотки 19 - 22, расположенные в упомянутых вьпде четырехотверстиях сердечника, Преобразователь 1,1, расположенный в нижней40части сердечника, имеет только двеобмотки: намагничивающую 23 в отверстиях 13 и 6 и сигнальную 24 вотверстиях 14 и 15,Намагничивающие обмотки 17 и 23 45подключены к блоку 7 питания, Сигнальная обмотка 18 соединена с входомизмерительного выпрямителя 2, а вторая сигнальная обмотка 24 - с входом измерительного выпрямителя, 3,Выходы выпрямителей, один через,целитель 4 напряжения, другой непосредственно,соединены с,сумматором 5, реализующим Функцию вычитания, а выход сумматора подключен к вхо 55ду циФрово го измерительно го прибора 6, Обмотки 19 и 20, плоскостикоторых параллельны включены последовательно и согласно и замкнуты накоротко, Аналогично включены обмотки21 и 22,Принцип действия магнитоупругихпреобразователей заключается вследующем,Протекающие по намагничивающим обмоткам 17 и 23 переменные токи созают магнитные потоки, замыкающиесявокруг отверстий, в которых эти обмотки расположены, При измеряемойсиле Р = О и при отсутствии анизотропии магнитных свойств сердечника вовзаимно перпендикулярных направлениях магнитные потоки не сцеплены ссигнальными обмотками 18 и 24 и напряжения на зажимах последних равнынулю, Под действием приложенной ксердечнику 8 измеряемой силы Р магнитные сопротивления вертикальныхпроходов в сердечнике между отверстиями для обмоток увеличиваются, магнитный поток перераспределяется вплоскости пластины и часть его сцепляется с сигнальной обмоткой, На зажимах сигнальных обмоток 18 и 24 возникают напряжения, зависящие отсилы Р,Намагничивающие обмотки 17 и 23имеют равное число витков, Каждаяиз дополнительных обмоток занимаетне более 207, площади отверстия дляобмоток, При этом дополнительными об.мотками в магнитную цепь верхнегопреобразователя вносится магнитноесопротивление, превьшающее в 2-3 раза то, которое имеет эта цепь приразомкнутых дополнительных обмотках,Магнитная цепь магнитоупругогопреобразователя нелинейная и имеетмостовую структуру с чувствительньми элементами в виде участков магнитопровода, образующих ппечи моста.По мере роста нелинейности такойцепи погрешность преобразователяуменьшается,В сердечнике из электротехническойстали при магнитной индукции междуотверстиями для намагничивающей обмотки, равной 1,5 Тл или нескольковыше, замыкание накоротко дополни"тельных обмоток линеариэ:т магнитную цепь и увеличивает относительную погрешность магнитоупругого преобразователя приблизительно в двараза,Это используется в магнитоупругомсилоиз мерительном устройстве, воснову которого положено наличие59 двух магнитоупругих преобразователей с общим сердечником, один из кото" рых имеет линейную магнитную цепь, а второй - нелинейную,Силоиэмерительное устройство реализует вычисление выходной величины Б из следующего уравнения: П =11, -05 КП Б 1 ср БК:---еем. (2) П 2 ср где У ,П - средние значения Б ,Б в диапазоне или н за-,данной части диапазона измерения,13 = 13, - 0,5 К П -0,5 Ц, .Пусть при градуировке 2 г ф а при рабочем измеренииПг+Пйг+ 2 ю.(3) где А, и 1- абсолютные погрешности,содержащиеся при рабочем измерении в выходных напряжениях П,.и Б соответственно, Подставляя (3) в (1) получают 11 г Оф 5 К Пйг 1ф 5(4) где П - выходное напряжение магнитоупругого преобразователябез дополнительных обмоток(напряжение обмотки 24);П - выходное напряжение магнито 1упругого преобразователя сдополнительными обмотками(напряжение обмотки 18);К - найденное при градуировкесреднее отношение П к Пв диапазоне или в заданнойчасти диапазона измерения, Поскольку 7 б 5 6нулю, Для э то го у к аз анную раз иост ь с учетом значения коэААициента К из (2) преобразуют к видуг-05 ф 1 Ц 7 Относительная погрешность д /Бпреобразователя с лине аризиро ванной 1 О магнитной цепью (с дополнительнымиобмотками , которая вдвое больше относительной погрешности д /П второго преобразователя, будучи умноженной на половину выходного напряже ния последнего, т.е. на 0,5 11 дастего же погрешность Л Таким образомД,-О,5 Кд сО,2 О а выходная величина П устройства вцелом не зависит от погрешностеймагнитоупругих преобразователей,Поэтому при рабочем измерении нвыходной величине (4не содержится25 погрешность блока магнитоупругихпреобразователей 1, Точнее, погрешность, содержащаяся в выходной величине, во много раз меньше по сравнению с с 1 или Д.Устройство работает следующим об-разом,Измеряемая сила действует на сердечник 8 магнитоупругих преобраэовате"лей 1 и 1, 1, выходные напряжения Ц35и Б которых с зажимов обмоток 24и 18 соответственно поступают навходы выпрямителей 3 и 2, Действующеена выходе выпрямителя 2 напряжениев делителе 4 умножается на вели 4 О чину, равную - О, 5 К, и поступает навход сумматора 5, на другой вход которого поступает напряжение Б, с выхода выпрямителя 3, В сумматоре, нсоответствие с формулой (1), из Бвычитается 0,5 К П и напряжение 11поступает на вход измерительногоприбора 6, .с которого результаты измерения считываются или в цифровомкоде передаются в регистрирующие устройства,Формула и э о б р е т е н и яТребуется показать, что разностьабсолютных погрешностейд,- 0,5 К двходящая в (4), приблизительно равна Магнитоупругое силоизмерительноеустройство, содержащее расположенные 55 друг над другом два магнитоупругихпреобразователя, выполйенных н виде общего сердечника из пластинок электротехнической стали, взаимоперпенцикулярные намагничивающие и сигналь1597615 Фиг. 2 Составитель В,Родидактор Е,Папп Техред М,Ходанич орректор О,Ци ираж 47 каз 304 писн НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5зводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина ные обмотки каждого из преобразователей расположены в четырех сквозных отверстиях, оси которых перпендикулярны плоскостям пластин и расположе 5 ны по четырем углам квадрата, диагонали которого пересекаются с осью симметрии пластины и направлением действия измеряемой силы, измерительные выпрямители в цепях сигнальных .обмоток, блок питаиия намагничиваю" щих обмоток, сумматор, к входам которого подключены цепи сигнальных обмоток и вторичный измерительный прибор, подключенный к выходу сумма тора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения погрешности от маг-,нитного гистерезиса и температуры,оно дополнительно снабжено делителемнапряжения и четырьмя дополнительными обмотками, расположенными в четырех отверстиях вместе с намагничивающей и сигнальной обмотками одного изпреобразователей, каждая из которыхохватывает участок сердечника междудвумя соседними отверстиями, причемрасположенные в параллельных плоскостях дополнительные обмотки соединенымежду собой последовательно согласнои замкнуты накоротко, а цепь сигнальной обмотки магнитоупругого преобразователя с дополнительными обмоткамиподключена к входу сумматора черезделитель напряжения,