Измерительный преобразователь механических напряжений — SU 1020756 (original) (raw)
СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 9) ГОСЯАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(7 Ц Липецкий политехнический институт: (56) 1. Приборь, для неразрушающегоВиироли материалов и иэделий. Справоч.ник под ред, В, В. Клюева. Т. 2. М.,Машиностроение, 1976, с, 73, рис. 482. Авторское свидетельство СССРпо заявке 1 а 3006340/28,лА 01 В 7/24; 1980 (прототип),(64) (67) ИЗМЕРЮЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ. МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ, содеряащий незамкнутый магнитопрород, имеющий основание с тремя поспедовательно расположенными на одной его стороне полюсными участками, алектрическую обмотку, питаемую постояннымтоком и охватывающую первый полюсныйучасток, два датчика Холла, расположенных соответственно иод полюсами второго и третьего полосмых участков, делитель снгнала,;соединенный входом сдатчиком Холла второго полюсного участ 1 ка и соединенный выходом иасладоватещно-встречно с,датчиком Хаша третьегополюсного уча;тки, о т л и ч а ю ш.и йс я тем, что, с пенью повышения производительности измерений, псщасныеучастки магнищпровода выполнены в ви-.де коаксиально расположенных трек по-лых щиппщров, днам которых являетсяоснование мщинтопроъода, а датчикиХолла установлены на одной радиальнойпрямой линии с воэможностью одновременного вращения вокруг оси цилиндров.Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерениям механических напряжений с помощью средств, использующих магнитоупругий эффект в контролируемом материале 1 и предназначено для измерений натяжения стальной полосы при прокате, а также может быть использовано и для определения нагрузок в металлоконструкциях.Известен измерительный преобразователь механических параметров ферромагнитных материалов, использующий явление зависимости магнитного потока в преобразователе от механических и геометрических параметров ферромагнитных материалов, Он содержит незамкнутый магнитопровод, имеющий основание с двумя полксными участками, расположенными на одной стороне основания, электрическую обмотку, питаемую постоянным током и охватывающую полюсный участок, и датчик Холла, расположенный под полю сом второго полюсного участка 1.Хотя указанный измерительный преобразователь используют для измерения механических напряжений, которые вызывают изменение магнитного потока в преобразователе эа счет их влияния на магнитную проницаемость ферромагнитных материалов, он не обеспечивает удовлетворительной точности результатов измерений в материалах с высокой кристаллографиче ской текстурой. Это объясняется тем, что мешающее влияние кристаллографической текстуры на магнитную проницаемостьферромагнитных материалов сравнимо с влиянием на нее измеряемых механических напряжений.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь, содержащий Ш -образный незамкнутый магнитопровод, имеющий основание с тремя последовательно располо- женными на одной его стороне полксными участками, электрическую обмотку, питаемую постоянным током и охватывающую первый полюсный участок, два датчика Холла, расположенных неподвижно соответственно под полюсами второго и третьего полюсных участков, делитель сигнала, соединенный входом с датчиком Холла второго полюсного участка и соединенный выходом последовательно-встречно с датчиком Холла третьего полюсного участка 2.Известный преобразователь механических напряжений позволяет проводить из-, мерения лишь в одном направлении, соответствующем его установке. Для прове дения измерений по другим направлениямпреобразователь необходимо освободитьот закрепления, установить по новому5направлению и снова закрепить на поверхности контролируемого объекта. Этиоперации обычно трудоемки, особенно если желаемые направления измерений заранее не известны,10Бель изобретения - повышение производительности измерений.Указанная цель достигается тем, чтов измерительном преобразователе механических напряжений, содержащем незам 15кнутыи магнитопровод,имеющие основаниеэс тремя последовательно расположенными наодной его стороне полюсными участками,электрическую обмотку, питаемую постоянным током и охватывающую первый полюс 20ный участок, два датчика Холла, расположенных соответственно под полюсамивторого и третьего полюсных участков,делитель сигнала, соединенный входом сдатчиком Холла второго полюсного участ 25 ка и соединенный выходом последовательно-встречно с датчиком Холла третьего полксного участка, полюсные участки магнитопровода выполнены в виде.коаксиально расположенных трех полых30 цилиндров, дном которых является основание магнигопровода, а датчики Холлаустановлены на одной радиальной прямойлинии с возможностью одновременноговращения вокруг оси цилиндров .При таком выполнении измерительногопреобразователя механических напряжений оба датчика Холла имеют воэможностьрасполагаться вместе по любому заданному направлению, оставаясь в то же40 время под полюсами своих полюсныхучастков, Вследствие этого повышаетсяпроизводительность измерений, требующих получения результатов по несколькимразличным направлениям.На чертеже изображен предлагаемыйизмерительный преобразователь механических напряжений в разрезе.Преобразователь содержит незамкнутыймигнитопровод, имеющий основание 1 стремя последовательно расположеннымиполюсными участками 2 - 4, выполненными в виде коаксиально расположенныхгрех полых цилиндров, дном которых яв-ляется основание 1. Первый полюсный55участок 2 охватывает электрическаяобмотка 5, питаемая постоянным током.Под полюсами второго и третьего полюсных участков 3 и 4 расположены двадатчика 6 и 7 Холла, Имеется делитель3 10207сигнала (не показан), который соединенвходом с датчиком Холла 6 второго полюсного участка 3 и соединен выходомпоследовательно-встречно с датчиком 7Холла третьего полксного участка 4,Оба датчика 6 и 7 Холла установленыпод своими полюсами соответствующихполксных участков, на одной радиальнойпрямой линии с возможностью одновременного вращения вокруг оси цилиндров, Для 10этого датчики 6 и 7 Холла закрепленына диске 8 с осью 9, которая установлена по геометрической оси полюсногоучастка 2 с возможностью вращения.Ось 9 свободным концом выступает над 15основанием 1, что позволяет изменитьположение датчиков 6 и 7 Холла подполюсами. Датчики 6 и 7 Холла вместес диском 8 защищены немигнитной крышкой 10, прикрепленной к полюсному20участку 4,Измерительный преобразователь механических напряжений работает следующимобразом.Преобразователь устанавливают на 25контролируемый объект 1 1 немагнитнойкрышкой 10 и закрепляют на нем. Приподключении обмотки 5 к источнику постоянного тока не показан) по полюсным участкам 2 - 4 ;и материалу объекта 11 протекае 1 магнитный поток,Вследствие различия в длине .магнитныхцепей материал контролируемого объекта 11 между полюсными участками 2 и3 находится в сильном магнитном поле,"35а между полюсными участками 3 и 4 в сравнительно слабом поле, В соответствии с известными свойствами ферромагнетиков магнитная проницаемость материалаконтролируемого объекта 11 между полюсными участками 2 и 3 будет зависеть отвеличины кристаллографической тексту 56 4ры материала и практически не будетзависеть от механических, напряжейийв материале, а магнитная проницаемость, материала между полюсными участками3 и 4 будет зависеть как от величины,нристаллографической текстуры, так и. отмеханических напряжений. Поэтому магни 1ный поток и вместе с ним сигнал соответствующего датчика Холла будет пропорциональным для полксного участка 3 идатчика 6 величины кристаллографической текстуры, а для полюсного участка 4и датчика 7 - как величине кристаллографической текстуры, так и величине механическихх напряжений. Поскольку датчик 6 Холла имеетделитель сигнала (не показан), которыйсоединен с датчиком 6 своим входом,а выходом - последовательно-встречнос датчиком 7 Холла, то выходной сигнал датчика 6, уменьшенный на коэффициент деления делителя, будет вычитаться из сигнала датчика 7, В результатеобщий выходной сигнал преобразователяпри правильно выбранном коэффициентеделения будет независим от величиныкристаллографической текстуры материала контролируемого объекта 11. Правильный выбор этого коэффициента деленияосуществляется его изменением до получения нулевого значения общего выходного сигнала преобразователя при отсуть,ствии механических напряжений в материале контролируемого объекта 11 перед началом измерений,Использование предлагаемого преобразователя существенно упрощает элементы его крепления к объекту контроля и значительно ускоряет проведение испытаний, Составитель Ю, ВостриковРедактор Н. Гришанова Техред Е.Харитончик Корректор М. ДемчикЗаказ 3889/38 Тираж 602 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб. д. 4/5 в Филиал ППП "Патентв, г. Ужгород, ул. Проектная, 4