Магнитоанизотропный преобразователь механических напряжений

 

МАГНИТОАНИЗОТРОПНЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МЕХАНИЧЕСЮа НАПРЯЖЕШШ , содержащий корпус из немагнитного материала, электрод, установленный в корпусе, и четыре измерительные обмотки с одинаковым числом витков, размещенные в корпусе симметрично вокруг электрода и соединенные последовательно, а каждая . с соседней - встречно, отличающийся тем, что, с целью повышения удельной чувствительности на один виток обмоток, оси всех . обмоток установлены в плоскости, перпендикулярной к электроду, а оси двух соседних обмоток взаимно перпендикулярны .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

CCINVNO

РЕСПУ6ЛИК (1% (И) ц G 01 В 7/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н АВТОРСНОМУ СВМДЕ П ЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОЬРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2!) 3523290/25-28 (22) 13, 12.82 (46) .23.04.84. Бвл. 9 15 (72) И,А.. Херхеулидзе (71) Грузийский научно-исследовательский институт энергетики и гидротехнических сооружений (53) 531.78!.2(088.8) (56) I. Гуманвк М.Н, Магиитоупругие датчики в автоматике. Киев, "Техни" ка", 1972, с. 160, рис. 90.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 641271, кл. С Ol В 7/24, !977 (прототип). (54){57) МАГНИТОАНИЗОТРОПНБЙ ПРЕОВРАЗОВАТЕЛЬ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕ,НИЙ, содержащий корпус из немагнитного материала, электрод, установленный в корпусе, и четыре измерительные обмотки с одинаковым числом витков, размещенные в корпусе сим" метрично вокруг электрода и соединенные последовательно, а каждая с соседней — встречно, о т л и— ч а в шийся тем, что, с целью повышения удельной чувствительности на один виток обмоток, оси всех обмоток установлены в плоскости,. перпендикулярной к электроду, а оси ух соседних обмоток взаимно перндикулярны.

1087769.Изобретение относится к технике измерений. механических напряжений, а именно, к устройствам, использующим магнитоупругий эффект, и может применяться для.исследования напряженного состояния деталей и конструкций из ферромагнитных материалов.

Известен магнитоннизотропный преобразователь механических напряже- 10 ний, содержащий корпус из немагнит.його материала, электрод, установленный в корпусе, и четыре измерительные обмотки с одинаковым чис-. лом витков, размещенные в корпусе 15 симметрично вокруг электрода и соединенные каждая с соседней встречно, I

Обмотки установлены торцами в одной плоскости, а осями - параллельно электроду (1) .

Чувствительность такого преобра- . зователя оказывается невысокой.

При отсутст вни механических напряжений выходной сигнал преобразователя не равен нулю. Это объясняется 25 имеющейся обычно электрической или геометрической асимметрией обмоток илн же асимметрией. растекания рабочего тока с электрода по контроли/ руемому материалу. Наличие такого начального сигнала делает неразличимыми на его фоне малые приращения полезного сигнала, возникающие под воздействием малых измеряемых механических напряжений.

Наиболее близким к изобретению является магнитоанизотропный преобразователь механических напряжений, содержащий корпус из немагнитного

40 материала, электрод, установленный в корпусе, и четыре измерительные обмотки с одинаковым числом витков, размещениЫе в корпусе симметрично вокруг электрода и соединенные по. 45 следовательно, но каждая с соседней встречно. Обмотки установлены торцами в одной плоскости, а осями— параллельно электроду. Преобразователь снабжен элементом регулировки начального сигнала, выполненного s виде ферромагнитного винта,. установленного в корпусе параллельно торцам обмоток между двумя соседними их осями j2)

Однако удельная чувствительность такого преобразователя на один виток обмоток остается недостаточной.

Целью изобретения является повышение удельной чувствительности на один виток обмоток.

Указанная цель достигается тем, что в магиитоанизотропном преобразователе механических напряжений, содержащем корпус из немагйитцого материала, электрод, установленный в корпусе, и четыре измерительные обмотки с одинаковым числом витков, размещенные в корпусе симметрично вокруг электрода и соединенные последовательно, а каждая с соседней — встречно, оси всех обмоток установлены в плоскости, перпендикулярной к электроду, а оси двух соседних обмоток взаимно перпендикулярны.

При таком расположении измерительных обмоток сигнал на них наводится не только за счет анизотропии рабочего электрического тока, растекакицегося с электрода в материале детали, но также и за счет аниэотропии тока в самом электроде. В результате этого чувствительность преобразователя увеличивается.

На фиг. 1 показан магнитоанизотропный преобразователь, разрез; на фиг. 2 — то же, поперечное сечение, Иагиитоаниэотропный преобразователь механических напряжений содержит корпус 1 из немагнитного материала, электрод 2» установленныи в корпусе 1 » и четыре измерительные обмотки 3 с одинаковым числом витков, размещенные в корпусе 1 симметрично вокруг электрода 2 и соединенные последовательно, но каждая с соседней — встречно. Оси всех обмоток 3 установлены в плоскости, перпендикулярной к электроду 2, а оси двух соседних обмоток взаимно . перпендикулярны. Электрод 2 (фиг.1) снабжен цилиндрической пружиной 4, обжимающей его от крышки 5 корпуса 1.

Иагнитоанизотропный преобразователь работает следующим обраэом.

Его закрепляют на поверхности детали торцом корпуса 1, ориентируя оси обмоток 3 по ожидаемому направлению главных механических напряжений. При этом электрод 2 прижимается к поверхности детали силой пружины 4.

Второй электрод (Hp. показан) также прикрепляют к поверхности детали

1087769 на расстоянии, не меньшем, чем удвоенньй диаметр корпуса, от первого электрода 2. Зажимы обоих электродов присоединяют к источнику пере» меккого тока, а зажимы 6 соединенных последовательно обмоток 3 †. к измерительному прибору (не показан).

При отсутствии механических напряжений переменный ток с электрода 2 растекается по материалу детали 1О изотропко, образуя однородное изотропное магнитное поле в околоэлект родном пространстве. Силовые линии поля представляют собой концентрические окружности с центром на оси- 15 электрода 2. Это магнитное поле наводит в каждой обмотке 3 электрический сигнал одной величины. Однако за счет попарно встречного включения .соседних обмоток 3 общий сигнал 20 на зажимах 6 всех последовательно соединенных обмоткак 3 равен нулю.

При появлении механических на пряжений в материале детали появляется аниэотропия магнитной проница- 25 емости. Направления для наименьшей и наибольшей магнитной проницаемости материала детали совпадают с взаимно перпендикулярными направлениями главных механических напряжений. В свя- 3О эи с этим появляется и анизотропия растекающегося от электрода 2 тока: больший ток течет в направлении с наименьшей проницаемостью, а меньший — в направлении с большей прони"

35 цаемостью. Магнитное поле в околоэлектродном пространстве становится неоднородным; анизотропным: больше

-в области большего тока, меньше в области меньшего тока. По этой причине в соседних обмотках 3 сигналы оказываются неодинаковыми а общий сигнал на зажимах 6 с учетом попарно встречного включения обмоток 3 — отличным от нуля и пропорциональным измеряемым механическим напряжениям.

Анкзотропное магнитное поле от переменного тока, растекающегося с электрода 2 по детали, взаимодействуя с током, протекающим по электроду 2, вызывает такую же анизотропию тока в самом электроде 2. В свою очередь анизотропия тока в электроде 2 усилквает аниэотропию магнитного поля в околоэлектродном пространстве, а это приводит к увеличению. сигнала ка зажимах 6 соединенных последовательно обмоток 3.

Предложенная установка обмоток 3, когда их оси оказываются лежащими в плоскости, перпендикулярной к оси электрода 2, и для двух соседних обмоток 3 взаимно перпендикулярными, позволяет повыскть удельную чувствительность на один виток более чем в 2 раза.

Использование таких магнитоанизотропных преобразователей благодаря их высокой чувствительности позволяет повысить точность результатов измерений механических напряжений.

ВНИИПИ Заказ 2639/34 тираж gg7 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4