Магнитоупругий датчик механических напряжений

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советснни

Сецнамисвнческмв

Респубпнн «977940 (6l ) Дополнительное к авт. санд-ву

1 (51)NL. Кл.

-(22) Заявлено 11.06.81 (2! ) 3298982/2+28 с присоединением заявки М (23)Приоритет

Опубликовано 30 11 82, Бюллетень М44

Дата опубликования описания 30. 11.82

$01 S 7/24 фвудврствены6 квмитет

СССР ае аеам изаврвтеиий и аирьпи1 (53) УДК 531. .781. 2 (088.8) (72) Авторизобретения

А. В. Каппов. Куйбышевский ордена Трудового Красного авиационный институт им. акад. С. П. КороЖ ФЩ

-- / (7I ) Заявитель . (54) МАГНИТОУПРУГИЙ ДАТЧИК МЕХАНИЧЕСКИХ

НАПРЯЛ(ЕНИЙ

Изобретение относится к измеритель» ной технике, а именно к измерениям меха» ническнх напряжений и деформаций основанным на явлении магуитоупорного абъ екта измерений; и может быть использовано при испытаниях или исследованиях на пряженного состояния деталей и конструк ций.

Известен магнитоупругий датчик ме» ханических напряжений и деформаций, со- 1О держащий два П-образных магнитопровсьда — основной и вспомогательный, размешенных вплотную один к другому своими полюсными стержнями так, что пары цолюсов основного магнитопровода высту лают иэ под полюсных стержней вспомо» гательного магнитопровода, воэбуждающук обмотку, охватывающую оба магнитопров ода и две измерительные обмотки, - основную и вспомогательную, охватывающие каждая 20 свой магнитопровод E 1 3.

При таком выполнении датчика предус» мотренная в нем воэможность исключе» ния влияния на результат измерения велит чины воздушных зазоров имеющихся меж ду полюсами основного магнитопровода и контролируемым объектом, реализуется не достаточно аффективно. Это объясняется появлением в сигнале вспомогательной обмотки, пропорциональном воздушному зазору, вредной составлякпцей, пропорциональной механическим напряженным, вследствие протекания части магнитного потока через близко расположенные стержни основного магнитопровода, а также через его малые воздушные зазоры по материалу испытуемого изделия.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является маг» нитоупругнй датчик механических напряжений, который содержит П-образный магнитопровод с пазом на поверхности каждого полюса, направленный перпендикулярно линии, соединяющей полюса магнитопровода, основную измерительную обмот»ку, охватывающую магнитопровод между его полкаными стержнями, основную возбуждающую и блокирующую обмотки, ох

3 9779 ватываюшие каждый полюсной стержень, два выключателя, соединенные каждый с концами одной блокирующей обмотки, вспомогательную измерительную и возбуждающую,обмотки, размещенные в каж дом пазу и охватывающие каждая свою часть сечения магнитопровода (2), При таком выполнении датчика предуо» мотренная в нем возможность исключения влияния воздушных подполюсных зазоров Е путем их контроля вспомогательными об мотками не обеспечивает желаемой точности результатов измерений. Это происходит иэ-эа влияния налряженного состояния ма« териала испытуемого объекта на реэуль тат контроля воздушных зазоров при прохождении магнитного потока через материал под пазом и при прохождении остаточного магнитног потока, пропуска емого блокирующими обмотками, изза щ их конечного сопротивления, между полю. сами магнитопровода.

Цель изобретения - повышение точно . ти результатов измерений путем повы шения точности контроля воздушных заэо-gg

t ров между полюсами и испытуемым объектом, Поставленная цель достигается тем, что магнитоупругий датчик механических напряжений, содержащий П-образный маг- зо нитопровод с пазом на поверхности каж- дого полюса, основную измерительную обмотку, охватывающую магнитопровод между- его полюсными стержнями, воз буждаюшую и вспомогательную измери ельную обмотки, размещенные в каждом

1тазу и охватывающие часть сечения маг нитопровода, снабжен переключателем для поочередного соединения возбуждающих обмоток последовательно-согласно или встречно, возбуждающие обмотки выполнены с одинаковым числом витков, а паз на поверхности каждого полюса выполнен кольцевым.

При таком выполнении датчика коль цевая форма паза обеспечивает незавифЯ симоть магнитного сопротивления материала объекта под пазом от напряженного состояния, а одинаковые числа витков возбуждающих обмоток и их встречное включение при контроле воздушных заэо- ров обеспечивает отсутствие магнитного потока в материале объекта между полк сами магнитопровода, Благодаря етому результаты контроля воздушного зазора не зависят от напряженного состояния материала испытуI емого объекта. Точность результатов конч роля повышается и поэтому повышается

40 ф точность результатов измерений механи ческих напряжений и деформаций, поскольку правильно учитывается влияние зазора.

На чертеже схематично изображен магнитоуиругий датчик механических напряжений, общий вид.

Датчик содержит П-образный магни топровод 1 с кольцевым пазом 2 на по. верхности каждого полюса магнитопровода, основную измерительную обмотку

3, охватывающую магнитопровод между. полюсными стержнями магнитопровода, возбуждающую 4 и вспомогательную иэмерительную 5 обмотки, размещенные в каждом кольцевом пазу 2 и охватывающие части сечения 6 магнитопровода 1.

Датчик снабжен переключателем 7 для поочередного соединения возбуждающих обмоток 4 последовательно-согласно или последовательно-встречно. Обе возбуждающие обмотки 4 выполнены с одинаковым числом витков.

Предлагаемый датчик работает следующим образом.

Его устанавливают полюсами на ис пытуемый объект, переключатель 7 поворачивают в положение I, при которомдве возбуждающие обмотки 4 оказываются соединенными последовательно-встреч но, Обмотки 4 присоединяются к источнику переменного тока. При этом вокруг кольцевого паза 2 ио магнитопроводу и материалу испытуемого объекта потечет магнитный поток. Благодаря встречному включению обмоток 4 и одинаковости их числа витков в магнитопроводе 1 и материале объекта между полюсами магнитопровода 1 магнитного потока не будет.

В результате в измерительных обмотках

5 наводится ЭДС, пропорциональная вели= чине воздушного зазора. Указанную ЭДС измеряют и фиксируют.

Указанная ЭДС не зависит от напряженного состояния материала испытуемого объекта, так как изменение магнитнь го сопротивления материала объекта от механических напряжений под кольцевым пазом на одних участках положительное, а на других участках -,отрицательное. В целом же магнитное сопротивление остается практически неизменным.

Для . измерения механических напряжений переключатель 7 поворачивается в положение П, при котором две воэбуждаюшие обмотки 4 оказываются включенными последовательно-согласно. При этом магнитный поток течет через маг нитопровод 1 и материал испытуемой

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Формула изобретения % 252699, кл.G 01L l/12, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

Магнитоупругий датчик механических № 277363, кл. 6 0.1 6 7/24, 1970

)напряжений, содержащий П-образный маг- gg (прототип).

Составитель Ю. Востриков

Редактор Н. Сташишина Техред Л.Пекарь Корректор И. Ватрушкина

Заказ 9197/54 Заказ 614 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

5 9779 детали. В результате в основной измерительной обмотке 3 наводится ЭДС, пропорциональная механическим напряжениям в материале объекта, поскольку этим механическим напряжением пропорционально магнитное сопротивление материала.

Механические напряжения или деформации находят по значению ЭДС основ,ной измерительной обмотки 3 и ЭДС ур вспомогательных измерительных обмоток

5 с помощью тарированных графиков.

Использование предлагаемого магнитоупругого датчика механических напряжений и деформаций позволяет повысить точность результатов измерений по сравнению с известным техническим решением путем повышения точности результатов контроля воздушных зазоров в 1,6 раза.

40 6 нитопровод с пазом на поверхности каям дого полюса, основную измерительную обмотку, охватывающую магнитопровод между его полюсными стержнями, воэ буждаюшую и вспомогательную измерительную обмотки, размещенные в каждом пазу и охватывающие части сечения магнитопровода, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности результатов измерений, он снбжен переключателем для поочередного соединения возбуждающих обмоток последовательньсогласно или встречно, возбуждающие обмотки выполнены с одинаковым числом витков, а паз на поверхности каждого полюса выполнен кольцевым.