Тензорезисторный способ измерения статической магнитострикции образца

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 13. 02.81 (21) 3246084/18-21 51) М. КП. с присоединением заявки )Чо 01 Н 33/18 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий.44(0888) Опубликовано 210982. Бюллетень М 35 Дата опубликования описания 23. 09. 82(54) ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СТАТИЧЕСКОЙ МАГНИТОСТРИКЦИИ ОБРАЗЦА Изобретение относится к технике магнитных измерений, а более конкрет но к методам прямого измерения магнитострикционной деформации, использующим в качестве первичного преобразователя тензорезистор,По основному авт.св. Р 602891 известен тензорезисторный способ измерения статической магнитострикции образца, по которому образец, на котором закреплен рабочий тензорезистор, помещают в намагничивающее устройство. Процесс измерения состоит иэ многократно повторяющихся тактов равной длительности. В четных тактах проводят элементарное измерение, при этом намагничивающее устройство включено, а к одному из плеч измерительного тензомоста подсоединен об-. разцовый резистор; в нечетных тактах производят прсверку нуля, при этом намагничивающее устройство выключено, а образцовый резистор отключен от измерительного моста. Сигнал разбаланса моста включает в себя следующие составляющие.: импульсы напряжения, амплитуда которых пропорциональна суммарному действию магнитострикции и образцового резистора; составляющие дрейфа нуля, не связанные с ритмом работы намагничивающего устройства и обусловленные температурным изменением размеров образца и сопротивлений тензорезисторов. После усиления этот сигнал подают на вычислительное устройство, с помощью которого в начале каждого четного такта осуществляют вычитание из выходного ситнала усилителя, фиксируемого в концепредыдущего четного такта, полусум-му значений этого сигнала, фиксируемых в конце двух соседних с нимнечетных тактах. Изменяют сопротивление образцового резистора на величину, пропорциональную величинеразностного сигнала на выходе вычислительного устройства, в направлении сведения его к нулю, а придостижении величины этого сигналанулевого значения, по полученнойвеличине сопротивления образцовогорезистора, а также по направлениюего изменения в процессе измерения 25 судят о величине и знаке магнитострикции 13.Недостатком известного способаявляется низкая точность измерения,так как разностный сигнал на выхо- ЗО де вычислительного устройства про.лорционален суммарному действию магнитострикции и образцового резистора только в том случае, если прогрессирующая составляющая дрейфа нуля сигнала разбаланса моста изменяется во время измерения по за кону линейной функции. В тех случаях, когда изменение дрейфовой составляющей происходит по более сложному закону (например, во время измерения имеют место колебания тем пературы окружающей среды) измерение магнитострикции производится с ошибкой, величина которой тем больше, чем сильнее отличается закон измене" ния дрейфовой составляющей от линейной зависимости.Целью изобретенияявляется повышение точности измерения магнитострикции.поставленная цель достигается тем,20 что согласно тензорезисторному способу. измерения статической магнитострикции образца, основанном на проведении измерений в несколько равных по длительности тактов, путем подключения к мосту образцового резистора, проведении в первом и третьем тактах поверки нуля, а во втором - элементарного измерения, фиксировании результата измерения в конце каждого такта, в четные такты производят намагничивание исследуемого образца с рабочим тензорезистором, в.начале каждого четного такта, начиная с четвертого, по величине разности между результатом элементарного измерения, фиксируемого в предыдущем четном такте, и полу- суммой результатов поверок нуля, проводимых в соседних с ним нечетных тактах изменяют образцовый резис тор на величину, пропорциональную этой разности.в направлении сведения ее к нулю, а к разностному сигналу, формируемому в начале каждого четного такта, начиная с четвертого, прибавляют дополнительный сигнал, формируемый в начале каждого нечетного такта путем вычитания результата поверки нуля, фиксируемого в предццущем нечетном такте, из 50 полусуммы результатов элементарных измерений, фиксируемых в двух соседних с ним четных тактах.На чертеже приведена блок-схема устройства для реализации способа.Устройство содержит образцовый резистор 1, через ключ 2 подсоединяемый, например, параллельно к одному иэ плеч тензомоста 3, в который включен рабочий тензорезистор 4, воспринимающий деформации исследуе- б 0 мого образца 5, помещенного в,намагничивающее устройство 6, индикатор7 (например, измерительный прибор с нулем. посредине) выходного сигнала усилителя 8, вычислительное б 5 устройство 9, блок 10 управления, вычислительное устройство 11 и сумматор 12.В исходном состоянии блок 10 управления не работает, ключ 2 разомкнут, намагничивающее устройство 6 выключено, выходные сигналы вычислительных устройств 9, 11 и сумматора 12 равны нулю, значение сопротивления образцового резистора 1 произвольное, значение выходного сигнала индикатора 7 обусловлено начальным разбалансом тенэомоста 3. Если усилитель 8 работает в области ограничения - нулевой чувствительности (зашкаливания индикатора 7), то оператор с помощью органов балансировки тензомоста 3 (не показаны) добивается сигнала на выходе усилителя 8,близкого к нулю. Затем он запускает блок 10 управления - начинается цикл измерения, состоящий из многократно повторяющихся тактов равной длительности Т, причем в нечетныс тактах проводятся поверки нуля, а в четных - элементарные измерения.Выходной сигнал усилителя 8 в начале 1-ого четного такта может быть представлен в виде суммы следующих слагаемыхЧ 1 - КЕ+ Чо+с(+ с(2где Чо - постоянная составляющая дрейфа, обусловленная исходной разбалансировкой тензомоста 3;с(.1+с(ив прогрессирующая составляющая дрейфа, обусловленная изменением пара" метров измерительного тракта иэ-эа воздействия внешних и внутренних дестабилизирующих факторов, включающая в себя линейную (С) и нелинейную (с 12) составляющие; КЕ - информационная составляющая, где К- коэффициент передачи измерительного тракта, равный произведению коэффициентов передачи тензомоста 3 и усилителя 8, Е=Ео+3 М - суммарная величина относительных изменений сопротивлений плеч тензомоста 3 эа счет воздействия образцового резистора Е и магнитострикции 8 Л ( й - тензочувствительность рабочего тензорезистора 4). Если длительность одного такта равна Т, то выходной сигнал усилителя 8 в четырех тактах, предшествующих 1-тому, равен- Ч+( +2Ч; 2= КЕ+Чо+ Ы 4Т) + сЫ г-Г) 1 з =Чо+с 1(гТ)+с(2(Ст)Ч 4 =КЕ+ЧР+Ы(1-ЗТ)+11(С-ЗТ) .Этот сигнал с выхода усилителя одновременно поступает на вход вычислительных устройств 9 и 11. Выходной сигнал вычислительного устройства 9, формируемый в начале30 Формула изобретения 20 25 каждого четного такта, например,1-го какЧ.+ Чдэ 122и, следовательно, равный Ь 9=КЕТпоступает на первый вход сумматора12, где осуществляется запоминаниеего уровня до начала следующего четного такта. Выходной сигнал вычисли"тельного устройства 11, формируемый в начале каждого нечетного так,та, например, 1-1-ого, какЧ 1-й +Ч- аи - 2 1-3и, следовательно, равный д=КЕ+с 1 Т2поступает на второй вход сумматора12, где осуществляется запоминаниеего уровня до начала следующего нечетного такта. Выходной сигнал сумматора, формируемый как=Д 9+д 1и, следовательно, равный д =2 КЕ, по- . дается на вход блока 10, который изменяет сопротивление образцового резистора 1 на величину, пропорциональную текущему значению д и в направлении (Ь)-фО.Цикл измерения продолжается до тех пор, пока выходной сигнал сумматора не станет равен нулю (изменение сопротивления образцового резистора прекращается), при этом6=2 КЕ=2 К(Е+ЯЛ) =О, т.е. Л = -- .Ео Откуда видно, что измеряемая величина магнитострикции и ее знак опре деляются величиной установившегося значения сопротивления образцового резистора 1 и направлением его изменения в процессе измерения.Способ испытан при измерении магнитострикции на стальных образцах.Результаты испытаниЯ показали, что использование изобретения позволяет в 1,5-2 раза повысить точность измерения магнитострикционных деформаций. Тенэореэисторный способ измерениястатической магнитострикции образцапо авт.св. Р 602891, о т л и"ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности, к разностному сигналу, формируемому в начале каждогочетного такта, начиная с четвертого,прибавляют дополнительный сигнал,формируемый в начале каждого нечетного такта путем вычитания результата поверки нуля, фиксируемого впредыдущем нечетном такте, иэ полусуммы результатов элементарных измерений, фиксируемых в двух соседних с ним четных тактах.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 602891, кл. С 01 й 33/18, 178.960688 Составитель А.Гуськоведактор Н.Пушненкова Техред Л,пекарь Корректор С.Шекмар писно филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул.,Проектная, 4 акаэ 7269/53 ВНИИП по 11303Тираж 71 Государственного елам иэобретений Москва, Ж, Р омитета СССР открытий ушская наб.,