Способ измерения параметров механической нагрузки на ферромагнитное тело и устройство для его осуществления

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ Союз СоветснихСоциалистичеснихРеспублин(51) М. Кл,С 01 В 7/24 Государственный комитет СССР оо деяам изобретений и открытий(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОБ МЕХАНИЧЕСКОЙ НАГГУЗКИ НА ФЕРРОМАГНИТНОЕ ТЕЛО И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЦЕСТВЛЕНИЯИзобретение относится к измерительной технике, а именно к измерениям усилий и механических напряжений, и может использоваться для испытаний деталей и конструкций из ферромагнитных материалов при динамическихнагрузках, а также для выявления текучести, расслоения и тому подобных явлений при постоянных фнагруэках.Известен способ .измерения механических напряжений, заключающийся в том, что в ферромагнитной детали возбуждают постоянное магнитное поле, измеряют индукцию и по полученным результатам определяют механические напряжения. Устройство для измерения механических напряжений содержит магнитопровод незамкнутой формы, часть которого выполнена в виде постоянного магнита, и измеритель индукции магнитного поля в виде феррозонда, размещенного между полюсами магнитопровода 111. Однако при таком осуществлении способа и устройства не могут измеряться скорости изменения механических напояжений. Известен также способ измеренияскорости изменения механическойнагрузки на ферромагнитное тело,заключающийся в том, что в теле воэбуждают постоянное магнитное поле,иэмеряют скорость изменения магнитного потока и по полученным результатам определяют скорость изменениянагрузки на ферромагнитное тело.Устройство для измерения скоростиизменения механической. нагрузки содержит нагружаемый замкнутый магнитопровод с крестообразным центральным участком, возбуждающую обмотку,охватывающую крестообразный участоки питаемую постоянным током, а такжеизмерительную обмотку, охватывающуюкрестообразный участок крест-накрестс возбуждающей обмоткой 21,Однако такое осуществление спосбба и устройства не обеспечиваетполучения высокой точности результатов измерений, Это объясняется тем,что магнитный поток в магнитопроводеи его изменение в каждый момент времени неоднозначно зависят от нагруэки, поскольку они зависят ч от характера предшествовавших процессовкак перемагничивания, так и механи 973040ческой нагрузки, которые совместно оказывают влияние на состояние доменной структуры магнитопровода,Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является способ измерения параметров механической нагрузки на ферромагнитное тело, заключающийся в том, что возбуждают в теле стационарное перемен,ное магнитное поле и нестационарное переменное затухающее магнитное поле с начальной амплитудой, насыщающей тело, измеряют напряженность стационарного магнитного поля после затухания нестационарного магнитного поля, и по результатам измерений определяют параметр нагрузки на ферромагнитное тело - действующее усилие. Устройство для измерения параметров механической нагрузки на ферромагнитное тело содержит в качестве ферромагнитного тела замкнутый магнитопровод, возбуждающую и дополнительную обмотки, охватывающие магнитопровод, блок питания в виде источника переменного тока, соединенного с возбуждающей обмоткой, источ ник затухающего переменного тока с выключателем на выходе, соединенный с дополнительной обмоткой, и измерительный элемент. Причем источник затухающего переменного тока выполнен в виде конденсатора, периодичес ки подключаемого то к источнику пос тоянного тока, то к дополнительной обмотке, а измерительный элемент вы полнен в виде резистора, включенног последовательно с обмоткой возбужде 5 10 15 20 ния31. При таком осуществлении способа и устройства материал магнитопровода с помощью нестационарного затухающего магнитного поля подвергается размагничиванию и механическому ударному воздействию, приводящему его доменную структуру в энергетически устойчивое состояние, благодаря чему обеспечивается повышенная точность результатов измерений. Однако известное техническое решение не позволяет получать необходимую в некоторых случаях информацию о скорости изменения механической нагрузки и других величин, поскольку дифференцирование огибающей синусоидального выходного сигнала с удовлетворительной точностью затруднительно. Кроме того, известное устройство не позволяет производить измерения параметров нагрузки на различных ферромагнитных телах по выбору, так как нагружаемым телом в нем является магнитопровод - несменяемая часть устройства. цилиндрическими,Целью изобретения является обеспечение возможности измерения25 30 о 3540 45 50 55 б 0 скорости изменения нагрузки на различных Ферромагнитных телах.Для достижения этой цели согласноспособу измерения параметров механической нагрузки на ферромагнитноетело, заключающемуся в том, что втеле возбуждают стационарное магнитное поле и переменное затухающееполес начальной амплитудой, насыщающей тело, измеряют параметр стационарного магнитного поля и по полученным результатам определяют параметры механической нагрузки наферромагнитное тело, стационарноемагнитное поле выбирают постояннымс напряженностью, обеспечивающейобратимость магнитных свойств тела,а в качестве измеряемого параметрастационарного магнитного поля используют скорость изменения магнитного потока,1 В устройстве для измерения параметров механической нагрузки наферромагнитное тело, содержащем магнитопровод, возбуждающую обмотку,охватывающую магнитопровода, блокпитания, соединенный с возбуждающейобмоткой, источник затухающего переменного тока с выключателем на выходе и измерительный элемент, последний выполнен в виде измерительнойобмотки, охватывающей магнитопровод,блок питания выполнен в виде источника постоянного тока, источник затухающего переменного тока соединен с возбуждающей обмоткой, а магнитопровод выполнен разомкнутым сполюсами, накладываемыми на ферромагнитное тело с возможностью скольжения,Магнитопровод может быть выполнениз отдельных одинаковых пластин,размещенных осесимметрично, а все обмотки могут быть выполнены цилиндрическими.На чертеже изображено устройстводля измерения параметров механической нагрузки на ферромагнитное тело,Устройство содержит магнитопровод 1, который выполнен разомкнутым,с полюсами, накладываемыми на ферромагнитное тело 2 с возможностьюскольжения. Магнитопровод 1 охватывают возбуждающая 3 и измерительная4 обмотки. С возбуждающей обмоткой3 соединен блок питания, выполненный в виде источника 5 постоянноготока, и источник б затухающего переменного тока с выключателем навыходе. Соединение источников 5 и бс обмоткой 3 осуществлено черезпреобразователь 7.Магнитопровод 1 может быть выполнен из отдельных одинаковых пластин,размещенных осесимметрично вокругтела 2, а обмотки 3 и 4 выполненыК и эмери тель ной о бмот ке 4 подключен блок 8 преобразователей для последующей обработки выходного сигнала. В него входят усилитель 9 сигнала, усилитель 10 с интегратором усилитель с интегратором и фильтром 11 низких частот, усилитель с интегратором и фильтром 12 высоких частот.Предлагаемый способ. реализуется работой устройства следующим образомМагнитопровод 1 устанавливают полюсами на ферромагнитное тело 2, Включают блок 5 питания и источник 6 переменного затухающего тока, чем возбуждают в ферромагнитном теле 2 стационарное постоянное магнитное поле и переменное затухающее магнитное поле. Йапряженность постоянного 1 магнитного поля соответствует нахождению магнитных свойств тела в зоне их обратимости, а начальная амплитуда напряженности переменного затухающего поля обеспечивает насыщение тела.Затухающее магнитное поле подвергает размагничиванию материал тела, и за счет явления магнитострикции механическим воздействиям. В результате этого доменная структура ферромагнитного тела переходит в энерге-, тически устойчивое однозначное сос.тояние, не зависящее от предыстории . намагничивания и нагружения тела. После затухания переменного поля магнитное состояние ферромагнитного тела, например индукция магнитного поля, будет однозначно определяться лишь нагрузкой Р на него и напряженностью постоянного магнитного поля,При изменении нагрузки Р во времени магнитный поток Ф в теле 2 и магнитопроводе 1 будет изменяться пропорционально нагрузке. По этой причине на измерительной обмотке 3 будет наводиться ЭДС, пропорциональ. ная скорости изменения магнитного потока Ф в магнитопроводе и, соот.- ветственно, скорости изменения нагрузки Р. Измеряя эту ЭДС,определяют скорость изменения магнйтного пото ка стационарного магнитного поля и по полученным результатам определяют скорость изменения нагрузки.Использование предлагаемого способа и устройства для его осуществления позволяет повысить точность результатов измерений скорости изме. нения напряженного состояния при динамических испытаниях деталей, конструкций и т,п., изготовленныхиз ферромагнитных материалов. Формула изобретения 5 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 120670, кл. 6 01 В 7/24, 1958.2, Автоматические устройства смагнитоупругими преобразователями.М., 1 фЭнергия, 1974, с. 61,рис.26.2,3. Авторскде свидетельство СССР9 547652, кл. С 01 Ь 1/12, 1975(прототип). 55 1. Способ измерения параметровмеханической нагрузки на ферромагнитное тело, заключающийся в том,что возбуждают в теле стационарное10 магнитное поле и переменное затухающее магнитное поле с начальной амплитудой насыщающей тело, измеряютпараметр стационарного магнитногополя после затухания переменного 15 магнитного поля и по полученным результатам определяют параметры механической нагрузки, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью обеспечения возможности измерения скоростиизменения механической нагрузки,стационарное магнитное поле выбираютпостоянным с напряженностью, обеспечивающей обратимость магнитныхсвойств тела, а в качестве измеряемого параметра стационарного магнитного поля используют скоростьизменения его магнитного потока.2. Устройство для измерения параметров механической нагрузки наферромагнитное тело, содержащее маг;нитопровод, возбуждающую обмотку,охватывающую магнитопровод, блок пи тания, соединенный с возбуждающейобмоткой, источник затухающего переменного тока с выключателем на выходе и измерительный элемент, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что измерительный элемент выполнен в видеизмерительной обмотки, охватывающеймагнитопровод, блок питания выпол" 40 нен в виде источника постоянноготока, источник затухающего переменного тока соединен с возбуждающейобмоткой, а магнитопровод выполненразомкнутю 1 с полюсами, наклады ваемыми на ферромагнитное тело своэможностью скольжения.973040 Егоров едакт 85 б За Филиал ППП фПатентфф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 оставитель Ю, Вехред Т.Маточк 1 Тираж 614 ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений и 035, Москва, Ж, Раушск стриков Корректор С. Шекма Подписномитета СССРткрытийнаб д, 4/5