CS256183B1 - Sposob merania napatosti feromagnetických materiálov a zariadenie na uskutočňovanie tohoto spůsobu - Google Patents

Description

256183

Vynález ríesi sp&sob merania napatostiferomagnetických materiálov a zariadeniena uskutočňovanie tohoto sposobu.

Problematika bezkontaktného merania na-pátosti konštrukčných ocelí nie je zatial' u-spokojivo vyriešená. Vačšina známých me-tód využívá snímače, ktoré musia byť v pria-mom kontakte s meraným prvkom. V přípa-de feromagnetických materiálov je možnévyužit změnu ich magnetických vlastnostípri mechanickom namáhaní. Na tomto prin-cipe sú založené snímače využívajúce mag-netoelastioký, magnetoanizotropný a inverz-ný Wiedemannov jav. Všetky uvedené dru-hy snímačov majú vlastný magnetický ob-vod, zhotovený zo špeciálnej zliatiny a sú'kontaktně, t. j. musia byť mechanickou sú-časťou meraného prvku. Samotný meranýmateriál bol využitý ako feromagnetickéjádro snímača zatial' iba v jedinom případepri konštrukcii dynamometra, určeného nameranie tahových sil v ocelových drůtocha lanách. Vlastný snímač, tvořený budiacoua snímacou cievkou, je vofne nasunutý nameraný prvok, s ktorým vůbec nie je v kon-takte. Dynamometer meria absolutnu změ-nu vratnej permeability meraného drótu ale-bo lana, ktorá je úměrná pósobiacej sile.Nevýhodou tohto sposobu, okrem nutnostipoužívat velký budiaci příkon, je potřebapre každý meraný prvok vopred, buď v la-boratórnych podmienkach alebo v procesenapínania, ak je s dostatočnou presnosťouznáma posobiaca sila, odmerať odpovedajú-cu kalibračnú křivku, ktorá spolu so zná-mou teplotou materiálu slúži pre vyhodno-tenie všetkých dalších meraní napatosti to-hoto prvku.

Uvedené nedostatky odstraňuje vynález,ktorého podstata je v tom, že meranie sauskutočňuje bezkontaktně pomocou magne-tického póla, ktoré sa vytvoří v okolí me-raného prvku budiacim prúdom s intenzitouli a zmeria sa odpovedajúca hodnota vý-stupného' napátia Ui, potom sa změní inten-zita magnetického póla změnou intenzitybudiaceho prúdu na hodnotu o intenzitě ha odmeria sa odpovedajúca hodnota výstup-ného napatia U2, nakoniec sa stanoví poměrvýstupných napatí a pomocou jeho hodnotya magnetoelastickej charakteristiky rovna-kého druhu materiálu sa určí velkost na-pátosti meraného materiálu. Magnetoelastie-ká charakteristika sa stanoví v Iaboratór-nych podmienkach určením závislosti po-sa odpovedajúca hodnota výstupného napa-meraného prvku, velkosti sily pósobiacej napósobiacej sily alebo momentu sily, pričompri každej zvolenej hodnotě napatosti sa vtla U2 a zostrojí sa závislost pornem výstup-ných napatí Ui a U2 od velkosti napatostipole budiacim prúdom s intenzitou li a zme-okolí meraného prvku vytvoří magnetickéria sa odpovedajúca hodnota výstupného«etického poTa změnou intenzity budiacehoprúdu na hodnotu o intenzitě I2 a odmeria napatia U2, potom sa změní intenzita mag-meraný prvok a velkosti momentu sily pó-ním napatosti skúšaného prvku zvyšovánímného druhu materiálu postupným zvyšova--eieui' nsoigdnu po ip?deu· po^udnts^A nmuisobiaceho na meraný prvok.

Zariadenie na realizáciu popisovanéhosposobu obsahuje snímač, tvořený budiacimsolenoidem a snímacou cievkou s paralelnépřipojeným odporom, kde budiaci solenoidje napojený na zdroj prúdu a snímacia ciev-ka na vstup integrátora, ktorého výstup jepřipojený na vstupy dvoch vzorkovacích zo-silňovačov, pričom ich výstupy sú spojenéso vstupmi diferenčného zosilňovača, ktoré-ho' výstup je přepojený so vstupom ďalšiehovzorkovacieho zosilňovača, výstup ktoréhoje napojený na voltmeter.

Uvedený sposob merania napatosti fero-magnetických materiálov a zariadenie na je-ho uskutočňovanie má výhody v tom, že pripoužití malej a konštantnej rýchlosti pre-magnetovania meraného materiálu sa vylú-čia straty na jeho zohrievanie vířivýmiprúdmi. Použitie impulzného zdroja a troj-uholníkového' priebehu budiaceho prúdupodstatné zníži rozptýlený výkon a oprotidoteraz používanej metóde zmenší na tře-tinu potřebný budiaci příkon. Stanoveniepoměru odpovedajúcich výstupných napatípri dvoch různých hodnotách budiaceho prú-du umožňuje určit velkost napatosti mera-ného prvku podlá priemernej magnetoelas-tickej charakteristiky daného materiálu beznutnosti vopred premerať konkrétnu vzor-ku meraného prvku, pričom je možné určithodnotu napatosti príložným snímačom ajv případe, že sa jedná napr. o predpáté za-betonované lano. Teplotná kompenzácia sní-mača vylučuje posuv nulového bodu magne-toelastickej charakteristiky pri zmeneteploty meraného prvku. Tým istým zariade-ním a snímačmi je možné bezkontaktně me-rať tlakové a tahové sily, moment sily, ur-čovat polohu a krytie výstuže, híadať ne-homogenity, vnútorné pnutia a trhliny voferomagnetických materiálech a sledovatdynamiku namáhania feromagnetických prv-kov.

Sposob a zariadenie podlá vynálezu mož-no využit najma pri stanovovaní napatostiferomagnetických konštrukčných materiá-lov a pri skúškach najma v stavebníctve astrojárstve.

Na obrázku je znázorněná schéma zaria-denia na meranie napatosti feromagnetic-kých materiálov.

Zariadenie na meranie napatosti feromag-netických materiálov obsahuje snímač 1 tvo-řený budiacim solenoidom 2 a snímacoucievkou 3 s paralelné připojeným odporom4, kde budiaci solenoid 2 je napojený nazdroj prúdu 5 a snímacia cievka 3 na vstupintegrátora 6, ktorélm výstup je připojenýna vstupy vzorkovacích zosilňovačov 7 a 8,pričom ich výstupy sú spojené so vstupmi 256183 5 diferenčného zosílňovača 9, výstup ktoréhoje připojený na vstup vzorkovacieho zosil-ňnvača 10, jeho výstupné napatie sa meriavoltmetrom 11.

Budiaci solenoid 2 nápoje lý na zdroj prú-du 5 vytvoří v okolí meranej vzorky mag-netické pole s intenzitou H(t). V snímačejcievke 3 sa indukuje napatie úměrné časo-vé j derivácii magnetického toku Φ(ί) cezplochu snímacej cievky. N,a výstupe integrá-tora 6 dostaneme napatie úměrné okamžitejhodnotě magnetickéj indukcie B(t) v mera-nej vzorke. Yzorkovacie zosilňovače 7 a 8si zapamatujú maximálnu a minimálnu hod-notu magnetickej indukcie a diferenčný zo-silňovač 9 utvoří ich rozdiel, úměrný celko-vej permeabilite meranej vzorky, ktorý sapo každom cykle premagnetovania přepíšedo vzorkovacieho zosílňovača 10 a meriavoltmetrom 11. Odpor 4 slúži na teplotnúkompenzáciu vzorky a snímača.

B Příklad:

Meraná vzorka: predpínacie lano Lp 15,5/ /1 620 MPa S == 141,5 mm2

Merací snímač: válcový, vnútorný priemer 0 17 mm

Budiace prúdy: Ji = 1,25 A, Jz = 1,75 APostup mprania:

Meraná vzorku lanu so sníMiačom sa uplav meracom lise s presnosfon čftania sily1 %. Posobiaca sila sa postupné zvyšovalaaž po roztrhnutie vzorky. Pri zvolených hod-notách sily sa odčítali výstupné napátia prí-stroja Ui a U2 (tah.) a stanovil sa poměrUz/Ui — 1. Týmto spé^oboni získaná kalib-račná křivka je na přiloženou! obrázku, kdeT je napátosť. 256183 100 * < U2/U1-1 >

σι Ο) Μ 00 00 (D Η* Ο ο 1—* Η* ►—»ΓΌ • • • • • » • • • « (Ο σι >-* ο ω (Ο σι »—Λ ο ω (Ο σι (Ο (Ο to (Ο (Ο (Ο (Ο (Ο (Ο CD CO CD T / ΜΡα / 0.00 100. 00 200. 00 300. 00 400. 00 500.00 500. 00 700. 00 800. 00 900. 00 1000. 00 1100. 00 1200. 00 1300. 00 1400. 00 1500. 00 1600. 00

Claims (3)

Magnetoelastická charakteristika lana Lp 15.5/1 620 MPa 258183 F(ikN) T(MPa) U2 (V) Ui (V) U2/U1-1 0,00 0,00 9,9450 9,3830 0,05990 25,00 176,68 9,8100 9,2100 0,06515 30,00 212,01 9,7800 9,1730 0,06617 40,00 282,69 9,7180 9,0960 0,06838 50,00 353,36 9,6540 9,0150 0,07088 60,00 424,03 9,5860 8,9310 0,07334 70,00 494,70 9,5160 8,8450 0,07586 80,00 565,37 9,4430 8,7580 0,07821 90,00 636,04 9,3710 8,6700 0,08085 100,00 706,71 9,2930 8,5730 0,08398 110,00 777,39 9,2160 8,4830 0,08641 120,00 848,06 9,1390 8,3860 '0,08979 130,00 918,73 9,0590 8,2930 0,09237 140,00 989,40 8,9810 8,2020 0,09498 150,00 1 060,07 8,8990 8,1010 0,09851 160,00 1130,74 8,8190 8,0040 0,10162 170,00 1 201,41 8,7370 7,9050* 0,10525 180,00 1 272,08 8,6560 7,8120 0,10804 190,00 1 342,76 8,5800 7,7200 0,11140 200,00 1 413,43 8,5040 7,6350 0,11382 202,00 1 427,56 8,4950 7,6200 0,11483 204,00 1 441,70 8,4830 7,6070 0,11516 206,00 1 455,83 8,4710 7,5880 0,11637 208,00 1 469,96 8,4580 7,5740 0,11672 210,00 1 484,10 8,4470 7,5630 0,11688 212,00 1 498,23 8,4330 7,5430 0,11799 214,00 1 512,37 8,4150 7,5200 0,11902 216,00 1 526,50 8,3930 7,4920' 0,12028 218,00 1 540,64 8,3650 7,4820' 0,12101 220,00 1554,77 8,3360 7,4250' 0,12269 222,00 1 568,90 8,3080 7,3960' 0,12331 224,00 1 583,04 8,2830 7,3680 0,12419 226,00 1 597,17 8,2600 7,3420 0,12503 228,00 1 611,31 8.2360 7,3170 0,12560 230,00 1 625,44 8,2150 7,2980 0,12596 232,00 1 639,58 8,1930 7,2740 0,12634 234,00 1 653,71 8,1700 7,2480 0,12721 PREDMET

1. Sposob merania napatosti feromagne-tických materiálov vyznačujúci sa tým, žemeranie sa uskutečňuje bezkontakne pomo-cou magnetického pol'a, které sa vytvoří vokolí meraného prvku budiacim prúdom sintenzitou li a zmeria sa odpovedaiúci hod-nota prvého výstupného nanatia Ui, potomsa změní intenzita magnetického pol’a změ-nou intenzity budiaceho prúdu na hodnotuO' intenzitě I2 a zmeria sa odpovedajúca hod-nota druhého výstupného napatia Už, pričomz poměru výstupných napatí a z magneto-elastickej charakteristiky rovnaikého druhumateriálu sa určí velkosť napatosti merané-hO' prvku, velkost sily posobiacej na mera-ný prvok a velkost momentu sily posobia-ceho na meraný prvok.

2. Spósob pódia bodu 1 vyznačujúci satým, že magnetoelastická charakteristika sastanoví určením závislosti poměru výstup-ných napatí od napatosti meraného druhumateriálu postupným zvyšováním napatosti VYNALEZU meraného druhu materiálu postupným zvy-šováním napatosti skúšaného' prvku zvyšo-váním posobiacej sily a momentu sily, pri-čom pri každej zvolenej hodnotě napatostisa v okolí meraného prvku vytvoří budia-cim prúdom s intenzitou li magnetické polea zmeria sa odpovedajúci hodnota prvéhovýstupného napatia Ui, potom sa změní in-tenzita magnetického póla změnou intenzi-ty budiaceho prúdu na hodnotu o intenzitěI2 a odmeria sa odpovedajúca hodnota dru-hého výstupného napatia U2 a určí sa zá-vislost poměru výstupných napatí Ui a U2od velkosti napatosti meraného prvku, vel-kosti sily posobiacej na meraný prvok a vel-kosti momentu sily pósohiaceho na meranýprvok.

3. Zariadenie na uskutočňovanie spósobupodlá bodu 1 a 2 vyznačujúce sa tým, žesnímač (1) je tvořený budiacim solenoidom(2) a snímacou ciev,kou (3) s paralelné pri- 9 10 236183 pojeným odporom (4), kde hudiaci solenoid(2) je napojený na zdroj prúdu (5) a sní-mací a cievka (3) na vstup integrátora (6),kterého výstup je připojený na vstupy vzor-kovacích zosilňovačov (7, 8), pričom ich vý- stupy sú spojené so vstupmi diferenčnéhozosilňovača (9), výstup kterého je připoje-ný na vstup vzorkovacieho zosilňovača (10),výstup ktorého je napojený na voltmeter(11). 1 list výkresov