Измерительный преобразователь механических параметров

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

° Союз Советскик

Социалистических

Республик (11)956972 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20. 11. 80 (21) 3006340/25-28 с присоединемием заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 07.09.82. Бюллетень ¹ 33 . Дата опубликовачия описания 07.09. 82 (ф1) М Кп 3

G 01 В 7/24

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

t$3) УДК 531.781. . 2 (088. 8) A.Ã.Æóðàâñêaé, В.И.Голяев, Л.Б.Каэаджан и В.Ф.Крепакова (72) Авторы изобретения

Липецкий политехнический институт (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МЕХАНИЧЕСКИХ

IIAPANETP0B

Изобретение относится к измерениям механических напряжений и деформаций с помощью средств, использующих магнитоупругий эффект в контролируемом материале, и предназначено для использования преимущественно в металлургической промышленности в качестве датчика натяжения стальной полосы при прокатке, но может быть использовано и для определения величины нагрузок в металлоконструкциях.

Известен измерительный преобразователь механических напряжений и деформаций, содержащий намагничивающую систему в виде постоянного магнита П-образной формы, устанавливаемого на деталь, и измерительный датчик в виде феррозонда, размещенный между полюсами магнита (1 . .Однако такой измерительный преобразователь обладает малой чувствительностью из-за низкой чувствительности феррозонда к магнитным полям и из-за малости воспринимаемого им магнитного поля рассеивания детали.

Наиболее. близким к изобретению является измерительный преобразователь механических параметров Ферромагнитных материалов, основанный на использовании влияния механического параметра на магнитный поток в преобразователе, содержащий незамкнутый магнитопровод с двумя полюсными стер жнями, намагничивающую обмотку, размещенную на первом полюсном стержне и предназначенную для присоединения к источнику постоянного тока и измерительный датчик Холла, размещен- ный на полюсе второ&о стержня магнитопровода (21.

Хотя известный преобразователь обладает BHcoKQA чувствительностью благодаря использованию датчиков

Холла, он не обеспечивает высокой точности при его использовании для измерений механических напряжений и деформаций в ферромагнитных материалах с сильно выраженной и изменяющейся от измерения к измерению кристаллографической текстурой. В частности, это имеет место при измерении натяжения полосы электротехнической стали на прокатном стане. Изменение нристаллографической текстуры вдоль полосы вызывает такие врезные изменения магнитной проницаемости контролируемой полосы, которые сравнимы с полезным изменением магнитной проницаемости от

956972 измеряемого натяжения. В результате изменения магнитного потока в преобразователе, вызванные неизмеряемым параметром, сравнимы с изменениями магнитного потока, вызванными измеряемым параметром.

Целью изобретения является повышение точности результатов измерений механических напряжений путем компенсации влияния кристаллографической текстуры материала. l0

Поставленная цель дбстигается тем, что в измерительном преобразователе механических параметров, содержащем незамкнутый магнитопровод с двумя полюсными стержнями, намагничиваю- 15 щую обмотку, размещенную на первом полюсном стержне и предназначенную для присоединения к источнику постоянного тока, и измерительный датчик

Холла, размещенный на полюсе второго Щ стержня магнитопровода, магнитопровод. снабжен третьим полюсным стержнем и размещенным на полюсе этого стержня компенсационным датчиком Холла с делителем выходного сигнала, выход делителя соединен последовательно встречно с выходом измерительного датчика Холла, а расстояние от полюса третьего стержня до полюса второго стержня меньше, чем расстояние З0 от полюса второго стержня до полюса первого стержня.

При таком выполнении преобразователя ферромагнитный материал между первым и вторым стержнем оказывается в магнитном поле с малой напря35 женностью, а ферромагнитный материал между вторым и третьим стержнем — в поле с большой напряженностью, что вызвано различием расстояний между стержнями. 40 . При малых напряженностях магнитного поля магнитная проницаемость ферромагнитных материалов чувствительна как к изменениям механических напряжений, так и к изменениям кри- 45 сталлографической текстуры. Но при больших напряженностях магнитного поля магнитная проницаемость ферромагнитных материалов чувствительна лишь к изменениям кристаллографи- 50 ческой текстуры и не чувствительна к изменениям механических напряжений, поэтому магнитный поток меж ду полюсами первого и второго стержней несет информацию как о механи- 55 ческих напряжениях, так и о кристаллографической текстуре материала, а магнитный поток между полюсами втоо рого и третьего стержней несет инФормацию лишь о кристаллографической 60 текстуре.

Последовательное и встречное включение измерительного датчика Холла, выдающего сигнал, пропорциональный механическим напряжениям и кристалло-е5 графической текстурованности,с делителем сигнала компенсационного датчика Холла, выдающего масштабированный сигнал, пропорциональный только кристаллографической текстурованности, позволяет компенсировать влияние кристаллографической текстуры на точ,ность результатов измерений механических напряжений. Этим и повышается точность результатов измерений.

На чертеже показан измерительный преобразователь механических параметров, поперечный разрез °

Преобразователь содержит незамкнутый магнитопровод 1 с полюсными стержнями 2-4. На полюсном стержне

2 размещена намагничивающая обмотка

5. На полюсах стержней 3 и 4 раэмеще ны и закреплены компенсационный б и измерительный 7 датчики Холла с помощью диэлектрической прокладки 8.

Расстояние 01 от полюса стержня 2 до полюса стержня 3 выполнено меньшим, чем расстояние Eg.от полюса стержня 2 до полюса стержня 4. Ком.пенсационный датчик Холла б имеет делитель выходного сигнала (не показан). Выхбдные зажимы делителя соединены последовательно встречно с выходными зажимами измерительного датчика Холла 7.

Измерительный преобразователь работает следующим образом.

После установки измерительного преобразователя полюсами стержней 2-4 на контролируемую полосу проката 9, с некоторым зазором b, обмотку 5 подключают к источнику постоянного тока (не показан), а последовательно соединенныЕ зажимы измерительного датчика Холла 7 и делителя сигнала компенсационного датчика Холла б подключают к измерительному прибору (не показан) .

Под воздействием намагничивающей обмотки 5.в стержне 2 возникает магнитный поток Р, который распределяется на магнитные потоки. в стержне.

3 и Р в стержне 4, Напряженность магнитного поля. в материале 9 на участках 0< и определяется их длиной..

Если контролируемым материалом является, например, трансформаторная сталь с содержанием кремния

3,8%, а длина участка выбрана . настолько меньше EZ, что на них обеспечиваются напряженности поля

30 и 2 A/ñì соответственно, то магнитный поток " зависит лишь от степени текстурованности.стали и не зависит от механических напряжений в ней. Магнитный поток Р зависит как от степени текстурованности, так и от механических напряжений в стали °

Под воздействием магнитного потока@, на выходных зажимах датчика

956972

15

25

35

Составитель Ю.Востриков

Редактор И.Николайчук Техред Т.Маточка

Корректор Ю.Макаренко

Заказ 6579/26 Тираж 614

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам. изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

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

Холла б вырабатывается сигнал, пропорциональный текстурованности стали. На зажимах датчика Холла 7 вырабатывается как сигнал, пропорциональный механическим напряжениям, так и сигнал, пропорциональный текстурованности стали.

Сигнал с датчика Холла б, проходя через делитель, уменьшается и становится одинаковым с составляющей сигнала датчика 7, связанной с текстурованностью стали, если коэффициент деления и делителя выбран правильно. Нужный коэффициент деления делителя подбирают при отсутст.вии механических напряжений, добиваясь его изменением равенства нулю выходного сигнала преобразователя °

3а счет встречного включения из выхрдного сигнала датчика 7 вычита.ется выходной сигнал с делителя сигнала датчика 6. Полученный раэностный выходной сигнал пропорционален лишь механическим напряжениям и не зависит от кристаллографической текстуры стали, чем и обеспечена высокая точность результатов измерений.

Использование предложенного преобразователя позволяет увеличить точность подцержания заданного натяжения полосы в прокагных станах, что ведет к увеличению надежности их работы.

Формула изобретения

Измерительный преобразователь механических параметров, содержащий незамкнутый магнитопровод с двумя полюсными стержнями, намагничивающую обмотку, размещенную на первом полюсном стержне и предназначенную для присоединения к источнику постоянного тока, и измерительный датчик Холла, размещенный на полюсе второго стержня магнитопровода, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности результатов измерений механических налряжений путем компенсации влияния кристаллографической текстуры ферромагнитного материала, магнитопровод снабжен третьим полюсным стержнем и размещенным на полюсе этого стержня компенсационным датчиком Холла с. делителем выходного сигнала, выход которого соединен последовательно встречно с выходом измерительного датчика Холла, а расстояние от полюса третьего стержня до полюса второго стержня меньше, чем расстояние от полюса второго стержня до полюса первого стержня.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 120670, кл. G 01 В 7/24, 1958.

2 ° Приборы для нераэрушающего контроля материалов и изделий. Справочник под ред. В.В.Клюева, кн ° 2.

М., Машиностроение, 1976, с.73, рис.45а (прототип).