RU2295118C1 - Магнитоупругий датчик - Google Patents
Магнитоупругий датчик Download PDFInfo
- Publication number
- RU2295118C1 RU2295118C1 RU2005140216/28A RU2005140216A RU2295118C1 RU 2295118 C1 RU2295118 C1 RU 2295118C1 RU 2005140216/28 A RU2005140216/28 A RU 2005140216/28A RU 2005140216 A RU2005140216 A RU 2005140216A RU 2295118 C1 RU2295118 C1 RU 2295118C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transducer
- magnetic
- sensor
- cores
- poles
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к средствам неразрушающего контроля, и может быть использовано для контроля напряжений в ферромагнитных материалах. Датчик содержит корпус, измерительные обмотки и обмотку возбуждения с магнитопроводами. Сердечники магнитопроводов датчика выполнены из отдельных листовых П-образных элементов, изготовленных из высококачественного вакуумного трансформаторного железа со строго квадратным поперечным сечением. Оба сердечника магнитопроводов размещены в корпусе датчика взаимно перпендикулярно, а возбуждающая обмотка датчика размещена на двух взаимно перпендикулярно совмещенных идентичных полюсах сердечников магнитопровода датчика. При этом частота питающего возбуждающую обмотку напряжения равна 50 Гц, а индукция магнитного поля не менее 100 Тл (тесла). Для создания надежности и постоянства магнитного контакта на рабочие полюса магнитоупругого датчика и место его установки до начала измерений может быть нанесен слой концентрированной магнитной жидкости. Технический результат заключается в увеличении чувствительности, повышении точности, разрешающей способности и надежности измерений. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к неразрушающему контролю механических напряжений в ферромагнитных материалах и может найти широкое применение для организации активного мониторинга напряженно-деформированного состояния различных строительных и особенно экологически опасных объектов, таких как атомные энергетические объекты и нефтеналивные резервуары, а также для создания интеллектуально-разумных строительных объектов с управляемой эксплуатационной надежностью.
Известен сканирующий электромагнитный датчик, содержащий П-образный магнитопровод, кинематически связанные с ним опоры качения, возбуждающую обмотку, расположенную на магнитопроводе, индуктивный преобразователь параметра поля электромагнита непосредственно в электрический сигнал, который жестко закреплен между полюсами [1]. Недостатком данного устройства является очень низкая точность измерений, обусловленная постоянным изменением средней длины рабочего магнитопровода с одновременным трансформированием и изменением интенсивности магнитного потока.
Известен магнитоупругий датчик, содержащий корпус и установленные в нем стержни, образующие с поверхностью измерения механических напряжений прямой угол, возбуждающую и измерительные обмотки, свободные концы рабочих стержней по диагонали соединены перемычками [2]. Однако точность выполняемых измерений с помощью указанного датчика также крайне низкая из-за наличия искусственного разрыва сплошности в предлагаемом магнитопроводе при соединении отдельных стержней с помощью автономных ферромагнитных диагональных элементов.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному решению является магнитоупругий датчик, содержащий корпус, измерительные обмотки и обмотку возбуждения со стержнями, соединенными по диагоналям прямоугольника перемычками, выполненными в виде дугообразных элементов, концы которых связаны со стержнями [3]. Однако использование магнитопровода из отдельных элементов и невозможность практического обеспечения постоянства площади и надежности магнитного контакта между рабочими стержнями и гибкими диагональными элементами не позволяет достичь высокой чувствительности, необходимой точности и надежности в работе магнитоупругого датчика.
Задача изобретения является повышение чувствительности, точности и надежности выполняемых измерений.
Поставленная задача достигается тем, что в магнитоупругом датчике, содержащем корпус, измерительные обмотки и обмотку возбуждения с магнитопроводами, сердечники магнитопроводов датчика выполнены из отдельных листовых П-образных элементов, изготовленных из высококачественного вакуумного трансформаторного железа со строго квадратным поперечным сечением, причем оба сердечника магнитопроводов размещены в корпусе датчика взаимно перпендикулярно, а возбуждающая обмотка датчика размещена на двух взаимно перпендикулярно совмещенных идентичных полюсах сердечников магнитопровода датчика, при этом частота питающего возбуждающую обмотку напряжения равна 50 Гц, а индукция магнитного поля не менее 100 Тл (тесла). Кроме того, для создания надежности и постоянства магнитного контакта на рабочие полюса магнитоупругого датчика и место его установки до начала измерений может быть нанесен слой концентрированной магнитной жидкости.
На фиг.1 - общий вид магнитоупругого датчика;
на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;
на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1-1 вариант;
на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.1-2 вариант (магнитоупругий датчик с замкнутыми полюсами 4 и 4*, предназначенный для работы в условиях двухосного сжатия).
На фигурах обозначено: 1 - корпус датчика; 2 - сердечник "пассивного" магнитопровода датчика; 2* - сердечник "активного" магнитопровода датчика; 3 - возбуждающая обмотка датчика; 4 и 4* - полюса "пассивного" магнитопровода; 4 и 4* - полюса "активного" магнитопровода; 5 и 5* - измерительные катушки соответственно на полюсах "пассивного" и "активного" датчика; 6 - мост Уитстона; 7 - цифровая измерительная система; 8 - ферромагнитная пластинка с нулевым механическим напряжением.
В корпусе 1 из немагнитного материала размещены взаимно перпендикулярно два сердечника "пассивного" 2 и "активного" 2* магнитопроводов датчика, которые выполнены из отдельных листовых П-образных элементов, изготовленных из высококачественного вакуумного трансформаторного железа с квадратным поперечным сечением (фиг.1 и фиг.2). Оба сердечника 2 и 2* обоих магнитопроводов размещены в корпусе 1 датчика взаимно перпендикулярно. При этом возбуждающая обмотка 3 датчика размещена сразу на двух взаимно перпендикулярных совмещенных полюсах 4* и 4** сердечников "пассивного" 2 и "активного" 2* магнитопроводов. Для максимального повышения чувствительности, точности и разрешающей способности датчика частоту питающего возбуждающую обмотку напряжения следует принять равной 50 Гц с одновременным обеспечением индукции магнитного поля не менее 100 Тл.
Электрические сигналы, полученные с обмоток измерительных катушек 5 и 5*, поступают на мосты Уитстона 6 для преобразования переменного напряжения в постоянное напряжение, которое включено от каждого из мостов Уитстона навстречу друг другу для определения разности полученных сигналов с измерительных обмоток 5 и 5* за счет использования специальной цифровой измерительной системы 7.
До начала контроля механических напряжений и организации активного мониторинга напряженно-деформируемого состояния ферромагнитных материалов необходимо сначала протарировать сам датчик совместно со всем измерительным трактом для определения цены деления всей измерительной системы в МПа, разместив рассматриваемый датчик на тарировочном элементе полюсами 4*, 4** и 4*** соответственно строго в направлении одноосного растяжения тарировочного элемента.
Для повышения точности и создания надежности и постоянства магнитного контакта в месте установки магнитоупругого датчика и на его рабочие полюса 4, 4*, 4** и 4*** можно нанести максимально концентрированную магнитную жидкость как в ходе тарировки, так и в ходе рабочих измерений на объекте.
Практическое применение предлагаемого магнитоупругого датчика позволяет выполнять измерения как в условиях одноосного (фиг.3), так и в условиях двухосного напряженного состояния (фиг.4). При этом для жесткого разделения процесса измерения механических напряжений в условиях двухосного сжатия необходимо полюса 4 и 4* замкнуть ферромагнитной пластиной 8, имеющей нулевое механическое напряжение и выполненной из того же ферромагнитного материала, что и тарировочная балка, и материал рабочего объекта измерения. При этом весь П-образный сердечник 2 смещается относительно сердечника 2* на толщину указанной пластинки 8 (фиг.4), что позволит поэтапно выполнить измерения механических напряжений, сначала в одном, а затем в другом главном направлении без какого-либо негативного влияния в ходе измерений указанных напряжений друг на друга.
Использование предлагаемого магнитоупругого датчика позволяет снизить все ожидаемые температурные погрешности практически до нуля из-за абсолютной идентичности используемых сердечников и обоих измерительных обмоток датчика, расширить метрологические возможности датчика в условиях сложнонапряженного состояния и одновременно на порядок увеличить чувствительность датчика по сравнению с прототипом, что позволит практически полностью отказаться от необходимости использования в предлагаемой системе специальных электронных усилителей, что в свою очередь снизит все ожидаемые погрешности и значительно увеличит точность, разрешающую способность и надежность выполняемых измерений.
Источники информации
1. А.с. СССР №357516, кл. G 01 N 27/86. Опубл. 11.03.70.
2. Патент Франции №2288927, кл. G 01 L 1/12, 1976.
3. А.с. СССР. №881544, кл. G 01 L 1/12, 1981, БИ №42.
Claims (2)
1. Магнитоупругий датчик, содержащий корпус, измерительные обмотки и обмотку возбуждения с магнитопроводами, отличающийся тем, что сердечники магнитопроводов датчика выполнены из отдельных листовых П-образных элементов, изготовленных из высококачественного вакуумного трансформаторного железа со строго квадратным поперечным сечением, при этом оба сердечника магнитопроводов размещены в корпусе датчика взаимно перпендикулярно, а возбуждающая обмотка датчика размещена на двух взаимно перпендикулярно совмещенных идентичных полюсах сердечников магнитопровода датчика, причем частота питающего возбуждающую обмотку напряжения равна 50 Гц, а индукция магнитного поля не менее 100 Тл.
2. Магнитоупругий датчик по п.1, отличающийся тем, что для создания надежности и постоянства магнитного контакта на рабочие полюса датчика и место его установки до начала измерений нанесен слой концентрированной магнитной жидкости.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005140216/28A RU2295118C1 (ru) | 2005-12-22 | 2005-12-22 | Магнитоупругий датчик |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005140216/28A RU2295118C1 (ru) | 2005-12-22 | 2005-12-22 | Магнитоупругий датчик |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2295118C1 true RU2295118C1 (ru) | 2007-03-10 |
Family
ID=37992556
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005140216/28A RU2295118C1 (ru) | 2005-12-22 | 2005-12-22 | Магнитоупругий датчик |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2295118C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2492459C1 (ru) * | 2012-02-27 | 2013-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Башкирский государственный университет" | Магнитоупругий датчик для определения механических напряжений в ферромагнитных материалах |
RU2775396C2 (ru) * | 2020-12-11 | 2022-06-30 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Устройство для мониторинга напряжённо-деформированного состояния металлоконструкций |
-
2005
- 2005-12-22 RU RU2005140216/28A patent/RU2295118C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2492459C1 (ru) * | 2012-02-27 | 2013-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Башкирский государственный университет" | Магнитоупругий датчик для определения механических напряжений в ферромагнитных материалах |
RU2775396C2 (ru) * | 2020-12-11 | 2022-06-30 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Устройство для мониторинга напряжённо-деформированного состояния металлоконструкций |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5010299A (en) | Method for measuring stress on steel by determining the reverse magnetic permeability under a magnetic bias field | |
EP2812685B1 (en) | Apparatus and method for measuring properties of a ferromagnetic material | |
US9593990B2 (en) | Stress monitoring device of elasto-magneto-electric (EME) effect type | |
JP4003975B2 (ja) | 金属検査方法および金属検査装置 | |
Cheng | Nondestructive testing of back-side local wall-thinning by means of low strength magnetization and highly sensitive magneto-impedance sensors | |
Abdallh et al. | A Rogowski–Chattock coil for local magnetic field measurements: Sources of error | |
RU2295118C1 (ru) | Магнитоупругий датчик | |
RU2775396C2 (ru) | Устройство для мониторинга напряжённо-деформированного состояния металлоконструкций | |
JP2005031014A (ja) | 磁気センサ | |
Jackiewicz et al. | New methodology of testing the stress dependence of magnetic hysteresis loop of the L17HMF heat resistant steel casting | |
RU2073856C1 (ru) | Способ определения механических напряжений и магнитоупругий датчик для определения механических напряжений | |
CN203616286U (zh) | 一种无损探伤装置 | |
JP2007155429A (ja) | コンクリート構造物の検査方法および検査装置 | |
RU2672978C1 (ru) | Способ обнаружения дефектов в длинномерном ферромагнитном объекте | |
CN117705334A (zh) | 预应力钢绞线应力测量装置及方法 | |
Bellotti et al. | Strain measurements of cylinder magnetostrictive samples by interferometer readings | |
Duan et al. | Smart Elasto-Magneto-Electric (EME) Sensors for Stress Monitoring of Steel Structures in Railway Infrastructures | |
Krey et al. | Design of a Test Station for Magnetoelectric Sensor Development | |
Schonekess et al. | Improved multi-sensor for force measurement on pre-stressed steel cables by means of eddy current technique | |
Yusa | Magnetic flux leakage testing for defect characterization | |
Moskowicz | CA transductor-based magnetic field transducer: transduction function analysis | |
CN115031893A (zh) | 一种基于磁各向异性检测残余应力场的校准方法 | |
Hossain et al. | Force transducer using amorphous Metglas ribbon 2605SC | |
Gorkunov et al. | CONTACTLESS ELECTROMAGNETIC METHOD FOR MONITORING MECHANICAL STRESSES IN CYLINDRICAL PRODUCTS | |
Hao et al. | Development of Elasto-Magneto-Electric (EME) sensor for steel cable force monitoring: R. Zhang YF Duan, Y. Zhao & YZ Luo |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20081223 |