Способ определения механических напряжений магнитоупругим преобразователем трансформаторного типа

(9) (11) 16338 А 5 001 1 1/1 Й КОМИТЕТЯМ И ОТКРЫТИЯМ ГОСУДАРСТВЕ ПО ИЗОБРЕТЕ ПРИ ГКНТ ССС АНИЕ ЕТЕ КА ол ИЧЕУГИМ РМА 4 нието нцх преоб СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1(71) Институт проблем надежности ивечности машин АН БССР(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ МАГНИТОУПРПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ТРАНСФОТОРНОГО ТИПА Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения механических напряжений, а также усилий, крутящего момента в различ. ных объектах.Известен способ измерения механических напряжений магнитоупругим преобразователем трансформаторного типа, питание обмотки возбуждения которого осуществляют периодически и во времй пауз измеряют и запоминают величину напряжения на измерительной обмотке, которую . подключают к источнику стабильного тока, а о величине механических напряжений судят по сумме запомненного и наводимого в измерительной обмотке напряжения, которое предварительно выпрямляют.Недостатком способа является снижечности измерения за счет температур изменений параметровователя, главным образом его ин(57) Изобретение относится к способу измерения механических напряжений, а также усилий, крутящего момента в различных объектах магнитоупругим преобразователем трансформаторного типа. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет уменьшения влияния температурных изменений параметров преобразователя. Цель достигается тем. что снимают резонансные характеристики преобразователя для крайних режимов его рабочего диапазона по нагрузке и температуре, затем для каждого из режимов выделяют полосу частот с минимальной температурной погрешностью,. а частоту питания преобразователя выбирают в пределах этой частоты. 2 ил,дуктивности. Температурные изменения индуктивности обусловливают следующее: изменение индуктивных сопротивлений обмоток возбуждения и измерительной, что приводит к изменению выходного сигнала преобразователя; изменение параметров (резонансной частоты и добротности) амплитудно-частотной характеристики (резонансной характеристики) вторичного колебательного контура преобразователя, образованного индуктивностью измерительной обмотки и ее межвитковой емкостью.Периодическое питание обмотки возбуждения позволяет в паузах формировать напряжение, компенсирующее температурное изменение индуктивных сопротивлений преобразователя, однако температурные изменения резонансной частоты и добротности вторичного колебательного контура. учитывая нелинейный характер резонансной кривой, приводят к росту погрешности измерения.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ измерения механических напряжений магнитоупругим преобразователем трансформаторного типа, при котором участок контролируемой поверхности помещают в переменное магнитное поле, снимают его резонансные характеристики, а значение 510 25 встречно. При изменении индуктивностей измерительных обмоток изменяются собственные частоты контуров, их резонансные характеристики смещаются в одну и ту же сторону относительно в что эквивален 30 тно росту тока в одном из контуров и уменьшению - в другом, В случае, равного по модулю изменения токов обоих контуров изменение индуктивностей измерительных обмоток не окажет влияния на выходное 35 напряжение преобразователя.Однако изменение индуктивностей измерительных обмоток, вызванное изменением как температурного режима преобразователя, так и величиной измеряе 40 мых механических напряжений, приводит не только к смещению резонансных характеристик контуров относительно йЬ, но и к изменению добротности 0 контуров, а следовательно, изменению формы из резонан 45 50 сных характеристик, Поскольку резонансные характеристики контуров имеют нелинейный вид, то при изменении индуктивностей измерительных обмоток приращения в них токов (по модулю) не будут равны; что приводит к погрешности нелинейности выходной характеристики преобразователя.Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения влияния температурных изменений параметров преобразователя.Поставленная цель достигается тем, что. согласно известному способу измерения механических напряжений магнитоупругим механического напряжения определяют по , величине ЭДС измерительной обмотки на частоте питания преобразователя, отличающейся от резонансной.Согласно этому способу, выделение 15 ЭДС измерительной обмотки на частотевт " питания преобразователя осуществляется измерительной цепью, выполненной в виде двух последовательно соединенных резонансных контуров, работающих на общую 20 ,нагрузку и имеющих близкие собственные частоты, между которыми находится частота питающего напряжения (д, причем обмотки резонансных контуров включены преобразователем трансформаторного типа, при котором участок контролируемой поверхности помещают в переменное магнитное поле, снимают его резонансные характеристики, а значение механического напряжения определяют по величине ЭДС измерительной обмотки на частоте питания преобразователя, не совпадающий с резонансной, резонансные характеристики снимают для крайних режимов его рабочего диапазона по нагрузке и температуре, затем для каждого из режимов выделяют полосу частот с минимальной температурной погрешностью, а частоту питания преобразователя выбирают в пределах этой полосы.Снятие резонансных характеристик преобразователя при минимальной нагрузке и крайних величинах температурного диапазона позволяет получить в точке их пересечения значение частоты в, при которой во всем температурном диапазоне и при минимальной нагрузке ЭДС измерительной обмотки будет неизменной,Аналогичным образом получают значения частоты й для режима с максимальной нагрузкой, При всех промежуточных режимах нагружения ЭДС измерительной обмотки будет определяться на частотах, лежащих в полосе частот между а 1 и оа, Таким образом, выделенная полоса частот определяет работу преобразователя во всем диапазоне по нагрузке и температуре с минимальной температурной погрешностью.На фиг. 1 показана схема устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг, 2 - зависимость выходного напряжения преобразователя от частоты для крайних режимов его работы по нагрузке (Ммин, Ммакс) и температуре (Тмин, Тмакс).Устройство для реализации способа содержит перестраиваемый генератор 1 переменного тока, магнитоупругий преобразователя 2 трансформаторного типа с обмоткой 3 возбуждения и измерительной обмоткой 4, измерительное устройство 5,Генератор 1 переменного тока служит для питания обмотки 3 возбуждения магнитоупругого преобразователя 2, а также для снятия его резонансных характеристик. Обмотка 3 возбуждения предназначена для создания в участке контролируемой поверхности переменного магнитного поля, изменение потока. которого при возникновении механических напряжений в контролируемой поверхностиприводит к наведению ЗДС в измерительной обмотке 4, Изменение ЗДС измерительной обмоткирегистрируется измерительным устройством 5.Способ измерения механических напряжений осуществляется следующим образом. 5Переменный ток с частотой в от генератора 1, проходя через обмотку 3 возбуждения магнитоупругого преобразователя 2, создает переменное магнитное поле, которое замыкается через участок контролируе мой поверхности. Появление в поверхности механических напряжений приводит к изменению величины замыкающегося через нее магнитного потока, В измерительной обмотке 4,при этом наводится ЭДС, значе ние которой пропорционально приложенному механическому напряжению. Выделение ЭДС измерительной обмотки осуществляется на частоте вт питания преобразователя, определяемой следую щим образом.С помощью перестраиваемого генератора 1 снимают резонансные характеристики преобразователя при Ммин для крайних величин температурного диапазона Тмин и 25 Тмакс(фиг. 2), Точка пересечения этих характеристик (точка "а") определяет значение частоты и 1 . Для режима с максимальной нагрузкой Ммакс по пересечению резонансных характеристик преобразователя для Тмин И Тмакс(точка "б") определяют значения частоты й 2, С целью получения результатов измерения с минимальной температурной погрешностью во всем диапазоне работы преобразователя по нагрузке и температуре частоту питания преобразователя в выбирают в полосе частот в 1 и.йаТаким образом, снятие резонансных характеристик преобразователя для предельных режимов рабочего диапазона по нагрузке и температуре и выделение полосы частот с минимальной температурной погрешностью позволяют уменьшить влияние температурных изменений параметров преобразователя на точность измерения.Формула изобретенйя Способ определения механических напряжений магнитоупругим преобразователем трансформаторного типа, при котором участок контролируемой поверхности помещают в переменное магнитное поле, снимают его резонансные характеристики, а значение механического напряжения определяют на частоте питания преобразователя, не совпадающей с резонансной, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения влияния температурных изменений параметров преобразователя, резонансные характеристикиснимают для предельных режимов рабочего диапазона преобразователя по нагрузке и температуре, затем для каждого из режимов выделяют полосу частот с минимальной температурной погрешностью, а частоту питания преобразователя, на которой определяют механические напряжения, выбирают в пределах указанной полосы частот,стеенно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, уп, Гагарина, 101 Пр каз 604 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5