CS256183B1 - A method for measuring the ferromagnetic material tension and apparatus for performing this method - Google Patents
A method for measuring the ferromagnetic material tension and apparatus for performing this method Download PDFInfo
- Publication number
- CS256183B1 CS256183B1 CS863547A CS354786A CS256183B1 CS 256183 B1 CS256183 B1 CS 256183B1 CS 863547 A CS863547 A CS 863547A CS 354786 A CS354786 A CS 354786A CS 256183 B1 CS256183 B1 CS 256183B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- measured
- output
- magnitude
- intensity
- measuring
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Bezkontaktný sposob merania napňtoeti feromagnetických materiálov využívá magnetoelastieký jav, pričom sa stanovuje poměr celkových permeabilft meraného materiálu pFi dvoch různých hodnotách intenzity budiaceho magnetického póla. Riešenie sa týká problematiky bezkontaktného merania napátosti feromagnetického^ materiálu, sily posobiaceji na feromagnetický materiál a momentu sily působiaceho na feromagnetický materiál. Zariadenie a spůsob merania napatosti feromagnetických materiálov sa může použit na meranie tlakových a tahových sil', momentu sily, krútiaeeho momentu, určovanie polohy a krytia ocelověj výstuže v neferomagnetických materiáloch, hfadanie nehomogenít, vnútorných pnutí a trhlin vo feromagnetických materiáloch a sledovanie dynamiky ocelových konštrufceií.The contactless method of measuring the tension of ferromagnetic materials uses the magnetoelastic phenomenon, while determining the ratio of the total permeability of the measured material at two different values of the intensity of the exciting magnetic pole. The solution concerns the problem of contactless measurement of the tension of ferromagnetic materials, the force acting on the ferromagnetic material and the moment of force acting on the ferromagnetic material. The device and method of measuring the tension of ferromagnetic materials can be used to measure compressive and tensile forces, moment of force, torque, determine the position and coverage of steel reinforcement in non-ferromagnetic materials, search for inhomogeneities, internal stresses and cracks in ferromagnetic materials and monitor the dynamics of steel structures.
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
256183
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method for measuring tension-magnetic materials and apparatus for carrying out this method.
The issue of contactless measurement of the structural steels is not yet satisfactorily resolved. Most of the known methods use sensors that must be in direct contact with the measured element. In the case of ferromagnetic materials, it is possible to use a change in their magnetic properties during mechanical stress. This principle is based on sensors using mag-netoelastic, magnetoanisotropic and inverse Wiedeman's phenomena. All of these sensor types have their own magnetic circuit, made of special alloy and contact, ie they must be a mechanical part of the measured element. The measured material itself was used as a ferromagnetic core of the sensor, while only in the case of a dynamometer designed for the measurement of tensile forces in steel poultry ropes. The actual sensor, formed by the excitation sensor coil, is a freely slid measured element with which it is not in contact at all. The dynamometer measures the absolute change in the reversible permeability of the measured wire or rope, which is proportional to the force applied. The disadvantage of this method, besides having to use a large excitation power, is for each element to be measured beforehand, either in the latex or in the process, if with a sufficient precision of the known driving force, measure the corresponding calibration curve which, together with the known material temperature, serves to evaluate all other measurements of the tensile strength of the element.
The above-mentioned drawbacks are solved by the invention, which is characterized in that the measurement is carried out contactlessly by means of a magnetic pole, which is generated around the measuring element by the excitation current and the corresponding output voltage Ui is measured, then inten changes. the magnetic pole magnitude by changing the intensity of the current to the value of h and measuring the corresponding value of the output voltage U2, the ratio of the output stresses is determined and the magnitude of the measured material is determined by its value and the magneto-elastic characteristic of the same kind of material. The magneto-elastic characteristic is determined in Iaboratory conditions by determining the dependence of the corresponding value of the output voltage element, the magnitude of the force generating force, or the moment of force, whereby U2 is generated at each selected stress value and the dependence of the output voltage stress is generated Ui and U2 from the magnitude of the napthostipole by the excitation current with the intensity l1 and the surrounding of the measured element creates a magnetic value corresponding to the output ethic value by changing the intensity of the excitation current to the intensity value I2 and measuring the voltage U2, then the magnitude of the magnitude element and the magnitude change the force of the tensile element of the test element by increasing the type of material gradually increasing the amount of material to be applied to the element to be measured.
The apparatus for carrying out the present invention comprises a sensor consisting of excitation solenoid and a parallel-coupled resistor sensing coil, wherein the excitation solenoid is coupled to a current source and a sensing coil to an integrator input whose output is coupled to the inputs of the two sampling amplifiers, the outputs of which are coupled to the differential inputs. an amplifier that outputs it to the input of another sampling amplifier, the output of which is connected to the voltmeter.
Said method of measuring the ferromagnetic material's tensile strength and its performance has the advantage that the use of a small and constant pre-magnetizing rate of the measured material avoids the losses on its heating by eddy currents. The use of a pulsed source and a triangular driving current substantially reduces the diffused power, and the method previously used reduces the required excitation power to the third. Determining the ratio of the corresponding output voltages for the two different excitation current values makes it possible to determine the magnitude of the strain of the measured element according to the average magneto-polarity characteristic of the security-free material in question, to predict a particular sample of the element being measured, and to determine the magnitude of the stiffness of the sensor and even if for example, a pre-cast rope. The temperature compensation of the sensor eliminates the shift of the zero point of the magnetic toe characteristic when the temperature of the measured element is changed. By means of the same device and sensors it is possible to measure contact and tensile forces, force moment, determine the position and covering of the reinforcement, look for non-homogeneity, internal stresses and cracks in ferromagnetic materials and monitor the dynamics of ferromagnetic elements.
The method and the device according to the invention can be used in particular in the determination of tension-ferromagnetic construction materials and in tests especially in construction and engineering.
The figure shows a diagram of the device for measuring the ferromagnetic materials.
The device for measuring the tensile strength of ferromagnetic materials comprises a sensor 1 consisting of an excitation solenoid 2 and a sensor element 3 having a parallel resistor 4, wherein the excitation solenoid 2 is connected to a current source 5 and a sensing coil 3 to an input integrator 6, which output is connected to the inputs of the sampling amplifiers 7 and 8, the outputs of which are connected to the inputs 256183 5 of the differential amplifier 9, the output of which is connected to the input of the sampling amplifier 10, its output voltage being a meter 11.
The beverage solenoid 2 of the beverage source 5 produces a magnetic field with an intensity H (t) around the sample to be measured. In sensor sensor 3, a voltage proportional to the time derivative of the magnetic flux Φ (ί) across the sensor coil is induced. N, and the output of integrator 6, we get a voltage proportional to the instantaneous value of magnetic induction B (t) in the measured sample. The sampling amplifiers 7 and 8si memorize the maximum and minimum values of the magnetic induction, and the differential amplifier 9 forms their difference, proportional to the total permeability of the sample being measured, which at each cycle of re-magnetization overwrites the sampling amplifier 10 and the meter 11. The resistor 4 serves for thermal compensation samples and sensors.
B Example:
Measured sample: prestressing rope Lp 15.5 / / 1,620 MPa S = 141.5 mm 2
Measuring sensor: cylindrical, inner diameter 0 17 mm
Excitation currents: Ji = 1.25 A, Jz = 1.75 AP approach:
The measured rope sample with the sensor is flooded with a measuring press with a force reading of 1%. The feeding force gradually increased after the sample was ruptured. For selected force values, the output voltage of the device Ui and U2 (tensile) was subtracted and the ratio zz / Ui 1.1 was determined. the image where T is a tightness. 256183 100 * <U2 / U1-1>
σ Ο 00 D 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ο ο (CO (Ο (Ο (Ο (Ο (Ο (CD) CD T / Tα / 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)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS863547A CS256183B1 (en) | 1986-05-15 | 1986-05-15 | A method for measuring the ferromagnetic material tension and apparatus for performing this method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS863547A CS256183B1 (en) | 1986-05-15 | 1986-05-15 | A method for measuring the ferromagnetic material tension and apparatus for performing this method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS354786A1 CS354786A1 (en) | 1987-08-13 |
| CS256183B1 true CS256183B1 (en) | 1988-04-15 |
Family
ID=5375875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS863547A CS256183B1 (en) | 1986-05-15 | 1986-05-15 | A method for measuring the ferromagnetic material tension and apparatus for performing this method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS256183B1 (en) |
-
1986
- 1986-05-15 CS CS863547A patent/CS256183B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CS354786A1 (en) | 1987-08-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Starke | StressLifetc–NDT-related assessment of the fatigue life of metallic materials | |
| Stegemann et al. | Residual stress characterization of steel TIG welds by neutron diffraction and by residual magnetic stray field mappings | |
| Kvasnica et al. | Highly precise non-contact instrumentation for magnetic measurement of mechanical stress in low-carbon steel wires | |
| JP2766929B2 (en) | Non-destructive inspection equipment | |
| JP6352321B2 (en) | Non-contact stress measuring method and measuring apparatus by composite resonance method | |
| CS256183B1 (en) | A method for measuring the ferromagnetic material tension and apparatus for performing this method | |
| CN115031893A (en) | Calibration method for detecting residual stress field based on magnetic anisotropy | |
| Ohta et al. | A method for determining the stress intensity threshold level for fatigue crack propagation | |
| Juś et al. | Assessment of the magnetostrictive properties of the selected construction steel | |
| RU108626U1 (en) | DEVICE FOR LOCAL MEASUREMENT OF FERROMAGNETIC PHASE OF MATERIALS | |
| Schoenekess et al. | Special constructed and optimised eddy-current sensors for measuring force and strain in steel reinforced concrete | |
| Chady | Evaluation of stress loaded steel samples using GMR magnetic field sensor | |
| SU1727004A1 (en) | Method of locating residual stress zones in ferromagnetic products | |
| Vértesy et al. | Minor hysteresis loops measurements for characterization of cast iron | |
| Krešák et al. | Testing methods of steel wire ropes at the anchor | |
| Sandomirsky | Analysis of the error in measuring the magnetic permeability of a ferromagnetic material in an open magnetic circuit | |
| RU2787335C1 (en) | Method for determining the temperature of fire exposure by changing the hardness and coercive force of steel structures | |
| SU949355A1 (en) | Method of determination of stresses in steel structures | |
| SU866518A1 (en) | Device for measuring ferrite content in specimen | |
| JPS6153561A (en) | Evaluation device for low permeability material pipes | |
| JPS59147253A (en) | On-line hardness measurement of steel plate | |
| Tamhane et al. | Non-invasive detection of extent of corrosion in steel reinforcing bars by magnetic force measurement | |
| Tsafack et al. | Effect of bending stress on the magnetic properties of electrical steel using needle probe method | |
| SU1303927A1 (en) | Method of magnetic powder checking | |
| SU1370538A1 (en) | Method of measuring parameters of cracks in ferromagnetic objects in fatigue tests |