Магнитоупругий датчик давления

( ГОСУДАРСТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ут автом лован, Н.С, Руба ство СССР6, 1981. ДАТЧИК Д(54) МАГНИТО тельругимия яв ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетелМ 970151, кл, 0 01 9/1 57) Изобретение относится к изме ной технике, а именно к магнитоу датчикам давления. Целью изобрете ляется повышение точности за счет уменьшения гистерезиса. Датчик содержит чувствительный элемент 1 в виде полого цилиндра из магнитоупругого материала, в котором размещены два элемента намагничивания, состоящие из сердечников 2, 6, охваченных измерительными обмотками, соединенными последовательно согласно, Кроме того, сердечник 2 первого элемента намагничивания охвачен обмоткой намагничивания, Сердечники 2, 6 размещены в диаметральной плоскости чувствительного элемента, При регулировке датчика, при подаче давления в полость 10 путем поворота второго элемента намагничивания с помощью цангового фиксатора 11 добиваются наименьшего значения.гистерезиса, 5 ил.Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, может быть использовано для контроля. давления жидкостей преимущественно в гидросистемах управления нажимными винтами клетей прокатных станов и является усовершенствованием изобретения по авт, св, Ь 970151.Цель изобретения - повышение точности измерения путем компенсации составляющей гистерезиса в выходном сигнале.На фиг. 1 изображен предлагаемый магнитоупругий датчик давления (продольный разрез и два поперечных); на фиг, 2 - разрез А-А на фиг, 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - кривые зависимости измерительного и компенсационного сигналов от величины давления; на фиг. 5 - кривые зависимости абсолютных значений гистерезиса измерительного Ьи и компенсационного Ь сигналов от величины давления рабочей жидкости,Магнитоупругий датчик давления состоит из чувствительного элемента 1 в виде полого цилиндра, выполненного иэ магнитоупругого материала, первого элемента намагничивания, состоящего из сердечника 2 с обмотками намагничивания 3 и измерительной 4 второго элемента намагничивания в виде цилиндрического вкладыша 5 с дополнительным сердечником 6 и компенсационной обмоткой 7, Выводы обмоток подключены к разъему 8, через который происходит подвод питания и съем сигналов, Между корпусом 9 датчика и внешней боковой поверхностью чувствительного элемента 1 имеется полость 10, соединяемая через штуцер с измеряемой средой, На наружном конце цилиндрического вкладыша 5 имеется устройство его поворота и фиксации в виде цангового фиксатора 11,Магнитоупругий датчик давления работает следующим образом. При подключении намагничивающей обмотки 3 датчика к источнику переменного тока в сердечнике 2 элемента намагничивания возникает магнитный поток, который проходит через воздушный зазор и разветвляется в чувствительном элементе на два окружных потока Фи продольный поток Ф проходящий через дополнительньй сердечник.При воздействии измеряемой среды ка .внешнюю боковую поверхность чувствительного элемента во внутреннем поверхностном слое трубы возникают сжимающие ог и продольные растягивающие а, напряжения,Напряжения ог при положительной магнитострикции материала трубы приводят кснижению магнитной проницаемости материала в направлении окружного потока5 Фь самого потока Ф, и ЭДС Еи измерительной обмотки 4, сцепленной с этим потоком.На фиг, 4 показана зависимость сигналаизмерительной обмотки Еи = Ц(Р) от величины давления рабочей жидкости для цикланагрузки (верхняя кривая) и разгрузки (нижняя кривая). Как видно измерительный сиг, нал характеризуется отрицательнойвеличиной магнитоупругого гистерезиса(см. фиг. 4 и 5),Ьи =.Еиб - Е им, (1)где Ежб, Е,ъ 1 - сигнал измерительной обмотки на 1-й ступени давления при подходе состороны больших и меньших давлений соот:.ветственно;20 Ьи - абсолютное значение гистерезисана 1-й ступени давления,Компенсационная обмотка 7, расположенная на дополнительном сердечнике брядом с элементом намагничивания, сцеплена с продольным магнитным потоком Фп,который меньше по величине потока Ф ипри воздействии давления возрастает ЭДСЕк, индуктируемая в компенсационной обмотке 7 потоком Фь, с ростом давления Ртакже возрастает (фиг. 4), Зависимость Ек == у (Р) характеризуется положительной величиной гистереэиса Ьц (фиг. 5), При сложении сигналов измерительной икомпенсационной обмоток в случае равенства фаэ этих сигналов можно получитьбезгистерезисную зависимость результирующей ЭДС датчика от давления рабочейжидкости.Можно показать, что фаза Ъ сигнала Е0 и соответственно сдвиг фаз Еи и Е зависятот угла а - угла между сердечниками элемента намагничивания и дополнительноговкладыша. Угол а может быть определен впроцессе наладки датчика,Наладка-градуировка предлагаемогодатчика давления с целью определения оптимального угла а осуществляется следуюшим образомУстанавливают при помощи цанговогофиксатора дополнительный сердечник, размещенный в цилиндрическом вкладыше,.параллельно сердечнику элемента намагничивания ( а = О), Датчик устанавливают нагруэопоршневой манометр. Обмотку намагничивания подключают к источнику переменного тока, Измерительную обмоткусоединяют последовательно - согласно скорректирующей - и подключают к вольтметру, Поднимая давление в манометре исоответственно в датчике от О до номинального значения Рн, а затем понижая его до О, снимают для каждой ступени давления показания вольтметра, Определяют величину гистерезиса Ь 1 выходной характеристики, как разность показаний вольтметра на 1-й ступени давления при подходе к ней со стороны больших и меньших давлений.Поворачивают дополнительный сердечник по часовой стрелке относительно сердечника элемента намагничивания на угол о - = 10. Нагружают и разгружают датчик с помощью грузопоршневого манометра в диапазоне О - Рн - О. Снимают одновременно показания вольтметра на каждой ступени,Определяют величину гистерезиса Ь 2 выходной характеристики, соответствующих углу а 2. Сравнивают его величину с предыдущим значением Ь 1 ь Если Ь 2,Ь 1 к снова поворачивают дополнительный сердечник по часовой стрелке на угол аз = 20" и повторяют всю процедуру определения величины гистерезиса выходной характеристики аналогично указанному. Если Ьз сЬзЬп снова увеличивают угол а дои т,д. до тех пор, пока последующее увеличение угла а 1 не приведет к росту Ь, Тогда предыдущее значение угла а - 1 является оптимальным. В случае, если Ь 2; оказывается больше Ьп, то следует дополнительный сердечник установить под углом 2 =. 10 относительно сердечника элемента намагничивания, поворачивая вкладыш против часовой стрелки. Все остальные этапы поиска оптимального угла аналогичны указанным.Для облегчения определения углаповорота дополнительного сердечника5 относительно сердечника элемента намагничивания на торец чувствительногоэлемента со стороны цангового фиксаторацилиндрического вкладыша можно приклеить лимб из бумаги с угловыми делениями10 через 10 по и против часой стрелки относильно положения сердечника элемента намагничивания, принимаемого эа нулевое,На торец цангового фиксатора можно краской нанести метку, определяющую поло 15 жение дополнительного сердечника вовкладыше,Таким образом, предлагаемый магнитоупругий датчик давления по сравнению спрототипом позволяет исключить гистере 20 зисную составляющую погрешности и темсамым повысить точность измерения.Формула изобретенияМагнитоупругий датчик давления поавт св. Ъ 970151, о т л и ч а ю щ и й с я тем,25 что, с целью повышения точности, он снабжен вторым аналогичным первому и размещенным в полом цилиндре элементомнямэгничивания и устройством его поворота и фиксации относительно продольной оси30 полого цилиндра, при этом первый элементнакагничивания снабжен намагничивающей обмоткой, а измерительные обмоткиобоих элементов намагничивания соединены последовательно,351613889 Еи,1 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Редактор С.ЛисиЗаказ 3887ВНИИПИ Гос Составитель А.СоколовскийТехред М,Моргентал Корректор И.Мус Тираж 469 Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5