Способ линеаризации характеристики магнитоупругих датчиков квадратного вида

ш 1 528466 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик148027/10 22) Заявлено 25.06,7 аявки Хе с присоединениемПриоритет осударственныи комит овета Министров СС по делам изобретении открытий(54) СПОСОБ ЛИНЕАРИЗАЦИИ ХАРАКТЕРИСТИКИМАГНИТОУПРУГИХ ДАТЧИ(ОВ КВАДРАТИЧНОГО ВИ Изобретение относится к области измерительной техники.Известен способ линеаризации выходных характеристик магнитоупругих датчиков 1 путем введения в магнитную цепь воздушного зазора определенной, величины. В этом случае магнитное сопротивление цепи представляет собой сумму нелинейного сопротивления ферромагнитного участка и большого линейного сопротивления воздушного зазора. Линейность характеристики существенно повышается, но при этом резко снижается чувствительность и увеличиваются другие составляющие погрешности измерения датчика: температурная погрешность, нестабильность параметров источников питания, магнитоупругий гистерезис и др.Известен также способ линеаризации выходных характеристик датчика 2 путем су" жения рабочего диапазона, например, предварительным нагружением. Поскольку в данном случае используют только часть линейной характеристики, то относительная величина погрешности от нелинейности уменьшается. Однако и в этом случае за счет сужения рабочего диапазона пропорционально увеличиваются другие составляющие погрешности.Отмеченные недостатки частично устранены прои коррекции выходных характеристик в процессе нагружения датчика воздействием на его магнитную систему путем измененияодного из параметров тока намагничивания,а именно, повышения частоты тока намагничивания с последующим выделением гармони 5 ческой составляющей сигнала датчика 1.При этом значительное повышение линейности характеристики достигается только прнработе на первой гармонической составляющей, на которую приходится 60 - 80/о мощно 10 сти выходного сигнала, что также снижаетчувствительность датчика. Кроме того, аппаратура, используемая для повышения частоты тока и выделения одной из гармоническихсоставляющих, значительно усложняет изме 15 рительную систему в целом и снижает ее надежность.Для повышения точности нзмерения магнитоупругих датчиков за счет уменьшения погрешности измерения, обусловленной нели 20 нейностью выходной характеристики датчика,по предлагаемому способу линеаризацию характеристики магнитоупругих датчиков сквадратичной составляющей того или иногознака, имеющей, например, видт = т, (1 + М - цР),где т - ток в обмотке датчика;с, - исходное значение тока прн Р=0;Ь - коэффициент при линейном слагае 30 мом;линейном 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 с (1 + Ь, Р д, Р ) д - коэффициент при квадратичном члене;Р - измеряемая нагрузка,осуществляют путем воздействия, одновременно с началом нагружения на магнитопровод датчика дополнительным магнитным потоком, создаваемым подмагничивающим током, изменяющимся по зависимости, обратнойквадратичной характеристике матнитоупругого датчика, определяемой из соотношенияф ф (1ЬР Рг)где В.( Ь, а//д/ = /у/.На фиг. 1 показана функциональная схемааппаратурной реализации предложенного способа; на фиг. 2 - диаграмма изменения токанамагничивания в соответствии с измеряемойнагрузкой; на фиг. 3, 4 - графики линеаризации выходной характеристики магнитоупругого датчика.На фиг, 1 показаны магнитоупругий датчик1, содержащий мапнитопровод 2 с основной 3и дополнительной 4 обмотками, источник питания 5, регистрирующий прибор 6, узел коррекции 7.Практически величина приращения чувствительности с ростом нагрузки остается неизменной (фиг. 2), вследствие чего характеристика датчика может быть описана, например, выражением вида=- /, (1 + ЬР г/Р),где / - ток в обмотке датчика при неизменном напряжении питания;1 о - исходное значение тока при Р=0;Ь - коэффициент при линейном слагаемом, характеризующий чувствительность датчика на начальном участке характеристики;9 - коэффициент при квадратичном члене, характеризующий темп изменения чувствительности с ростом нагрузки;Р - измеряемая нагрузка,Ток 1 при неизменной величине напряженияпитания у эквивалентен проводимости. Нелинейность характеристики при этом объясняется замедлением или возрастанием темпа изменения проводимости. Созданием одновременно с началом нагружения датчика в егомагнитопроводе дополнительного магнитногопотока током Р подмагничивания, определяемым из соотношения где / и 1:д - значения токов дополнительной обмотки, приведенные к основной обмотке по известным формулам пересчета; Ь - коэффициент прислагаемом;(/д - коэффициент при квадратичном слагаемом;при соблюдении условий ЬЬ, ад = )9), обеспечивается пропорциональное приращение проводимости у и нагрузки Р и тем самывм линеаризуется выходная характеристика датчика.Б качестве примера реализации предложенного способа рассмотрим случай, когда характеристика магнитоупругого датчика 1 имеет вид ю = - с, (1+ ЬР - г/Р),что соответствует кривым 1 (фиг. 3 и 4).13 этом случае для линеаризации данной характеристики с помощью узла коррекции 7 и обмотки 4, соответственно включенной с обмоткой 3, подмагничиванием током /д, определяемым из соотношенияю, = /,(1+ Ь Р - г/дР)(см. фнг. 3, кривая 2)необходимо, чтобы коэффициент ЬдЬ, а Юд= ЧКривые 1 и 2 суммируются, т. е, происходит компенсация отставания темпа изменения тока / в соответствии с приращением нагрузки и на выходе 6 получаем линейную характеристику (фиг. 3, кривая 3).Приведенные графики показывают, что техническое решение по данному изобретению позволяет повысить точность измерений магнитоупругими датчиками за счет повышения степени линейности выходных характеристик; при этом данный способ и его аппаратурная реализация не оказывают влияния на увеличение температурной, гистерезисной и других составляющих погрешностей,Формула изобретенияСпособ линеаризации характеристики магнитоупругих датчиков квадратичного вида путем воздействия на состояние магнитной системы датчика в процессе нагружения, о тл и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, нагружают датчик, при этом одновременно с началом нагружения в магнитопроводе датчика подмагничивающим током создают дополнительный магнитный поток, изменяющийся,по зависимости, обратной квадратичной характеристики магнитоупругого датчика,Источники информации,мание при экспертизе:1. Авт. св. СССР247567, кл. 6 011. 1/12 1967.2. Авт. св. СССР324520, кл. (д 011. 1/12, 1969.528466 ПодписноСССР 0 Тираж 1029о комитета Совета Министробретений и открытийЖ, Раушская наб., д, 4/5 аказ 450/5 Изд.16ЦНИИПИ Государственнопо делам113035, Москва,шография, пр. Сапунова, 2 Составитель В, Зыль Редактор С. Хейфиц Техред А, Овчинникова Корректор Е. Хмелева