RU2653563C1 - Sensor for measurement of mechanical deformations - Google Patents

Sensor for measurement of mechanical deformations Download PDF

Info

Publication number
RU2653563C1
RU2653563C1 RU2017120821A RU2017120821A RU2653563C1 RU 2653563 C1 RU2653563 C1 RU 2653563C1 RU 2017120821 A RU2017120821 A RU 2017120821A RU 2017120821 A RU2017120821 A RU 2017120821A RU 2653563 C1 RU2653563 C1 RU 2653563C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
sensor
feedback
amplifier
contact pads
Prior art date
Application number
RU2017120821A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вадим Петрович Тарасов
Евгений Сергеевич Гореликов
Ольга Николаевна Криволапова
Оксана Викторовна Хохлова
Андрей Сергеевич Игнатов
Сергей Александрович Гудошников
Анастасия Владимировна Попова
Владимир Михайлович Фатеев
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
Priority to RU2017120821A priority Critical patent/RU2653563C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2653563C1 publication Critical patent/RU2653563C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/16—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge
    • G01B7/24—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge using change in magnetic properties
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/12—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/12—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress
    • G01L1/127—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress by using inductive means

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: invention relates to a measuring technique and is a mechanical deformation sensor based on amorphous ferromagnetic microwires. Sensor constructively combines a magnetically sensitive element and an electronic measuring device. Magnetosensitive element is an elongated planar, expandable polymer plate, on which an amorphous ferromagnetic microwire is passed from both ends, passing through a measuring coil in the form of oppositely connected solenoids from a copper wire, which, in turn, is located inside the solenoid. Electronic measuring device combines a sinusoidal electric current generator I with a frequency f connected to an amorphous ferromagnetic microwire, a direct current source connected to a solenoid, an amplifier connected to a measuring coil. To form a feedback loop, a frequency generator 2f, a synchronous detector, a feedback amplifier, and a feedback loop are introduced into the electronic measuring device. With the aid of a solenoid, an initial magnetic field H0, directed along the axis of the amorphous ferromagnetic microwire and magnetizing it to saturation. Sinusoidal electric current I of frequency f is passed through an amorphous ferromagnetic microwire. Differential measuring coil signal is amplified and detected at the doubled frequency of the oscillator 2f and determine the amount of deformation by introducing a stabilizing feedback loop and measuring the feedback signal proportional to the change in the additional magnetic field, which is applied to an amorphous ferromagnetic microwire to hold a fixed value of the output voltage of the differential measuring coil.
EFFECT: expansion of the functionality of the sensor, namely, the linearization of the transfer characteristic of the sensor due to the introduction of a stabilizing coupling circuit over the influencing magnetic field and a corresponding increase in accuracy in the region of small deformations.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области технической диагностики и неразрушающего контроля материалов и может быть использовано в качестве датчика измерения малых деформаций.The invention relates to the field of technical diagnostics and non-destructive testing of materials and can be used as a sensor for measuring small deformations.

Известен композитный датчик измерения механических напряжений (Gore J., Fixter L., Eaton S., Horkins M., West R., Stinger L., Composite sensor. Pat. WO 2010055282, G01L 1/22, G01R 33/09, G01M 5/00, publ. 20.05.2010), выполненный из полимерной матрицы и армирующих элементов. Внутри массива полимерной матрицы размещен, по меньшей мере, один слой электропроводной ткани. В слое расположен, по меньшей мере, один магнитомягкий аморфный ферромагнитный провод (АФМ). Через АФМ пропускают переменный ток и регистрируют напряжение на АФМ. При приложении механической нагрузки к материалу импеданс АФМ может изменяться вследствие эффекта гигантского магнитного импеданса и гигантского стресс-импедансного эффекта. Изменение импеданса АФМ приводит к изменению регистрируемого напряжения.Known composite sensor for measuring mechanical stress (Gore J., Fixter L., Eaton S., Horkins M., West R., Stinger L., Composite sensor. Pat. WO 2010055282, G01L 1/22, G01R 33/09, G01M 5/00, publ. 05/20/2010) made of a polymer matrix and reinforcing elements. Inside the polymer matrix array, at least one layer of electrically conductive fabric is disposed. At least one magnetically soft amorphous ferromagnetic wire (AFM) is located in the layer. AC is passed through the AFM and the voltage on the AFM is recorded. When a mechanical load is applied to the material, the AFM impedance can change due to the effect of the giant magnetic impedance and the giant stress-impedance effect. A change in the AFM impedance leads to a change in the recorded voltage.

Недостатком этого устройства является сложность измерения локальных механических нагрузок, поскольку датчик имеет протяженный размер и измеряет сигнал, пропорциональный механическим нагрузкам, приложенным по всей длине АФМ. Кроме этого, вследствие эффекта гигантского магнитного импеданса, указанный композитный датчик может реагировать на приложенные внешние магнитные поля, которые будут искажать эффект, связанный с воздействующей механической нагрузкой.The disadvantage of this device is the difficulty of measuring local mechanical loads, since the sensor has an extended size and measures a signal proportional to the mechanical loads applied along the entire length of the AFM. In addition, due to the effect of giant magnetic impedance, said composite sensor can respond to applied external magnetic fields, which will distort the effect associated with the acting mechanical load.

Прототипом предложенного изобретения является датчик измерения механических деформаций (Гудошников С.А., Попова А.В., Фатеев В.М., Игнатов А.С., Тарасов В.П., Гореликов Е.С.) Датчик измерения механических деформаций Заявка на изобретение RU 2016145963, G01L 1/12, G01B 7/24.). Датчик представляет собой прямоугольную пластину из полимерного материала с поперечными разрезами, обеспечивающими возможность ее растяжения в продольном направлении. На верхней поверхности пластины выполнено посадочное место в виде центрально-симметричного углубления. Внутри посадочного места размещен миниатюрный соленоид, в котором расположена дифференциальная измерительная катушка с магниточувствительным элементом в виде АФМ, причем АФМ расположен внутри дифференциальной катушки. Концы АФМ соединены с первой парой контактных площадок, расположенных на противоположных концах прямоугольной пластины, дифференциальная измерительная катушка подключена ко второй паре контактных площадок, а миниатюрный соленоид подключен к третьей паре контактных площадок. При этом все три пары контактных площадок соединены с электронным измерительным устройством, которое содержит источник переменного тока частоты ƒ, источник постоянного тока, усилитель сигналов на удвоенной частоте переменного тока 2ƒ. При этом источник переменного тока соединен с контактными площадками АФМ, источник постоянного тока соединен с контактными площадками миниатюрного соленоида, а вход усилителя сигналов на удвоенной частоте соединен с контактными площадками измерительной катушки и через аналого-цифровой преобразователь соединен с персональным компьютером.The prototype of the proposed invention is a sensor for measuring mechanical deformations (Gudoshnikov S.A., Popova A.V., Fateev V.M., Ignatov A.S., Tarasov V.P., Gorelikov E.S.) Sensor for measuring mechanical deformations for the invention RU 2016145963, G01L 1/12, G01B 7/24.). The sensor is a rectangular plate made of a polymer material with transverse cuts, allowing it to stretch in the longitudinal direction. On the upper surface of the plate, a seat is made in the form of a centrally symmetric recess. Inside the seat there is a miniature solenoid in which a differential measuring coil with a magnetically sensitive element in the form of an AFM is located, the AFM being located inside the differential coil. The ends of the AFM are connected to a first pair of contact pads located at opposite ends of a rectangular plate, a differential measuring coil is connected to a second pair of contact pads, and a miniature solenoid is connected to a third pair of contact pads. Moreover, all three pairs of contact pads are connected to an electronic measuring device, which contains an alternating current source of frequency ƒ, a direct current source, a signal amplifier at a double frequency of alternating current 2ƒ. In this case, the AC source is connected to the contact pads of the AFM, the DC source is connected to the contact pads of a miniature solenoid, and the input of the signal amplifier at a double frequency is connected to the contact pads of the measuring coil and is connected to a personal computer via an analog-to-digital converter.

Недостатком этого устройства является нелинейная зависимость между измеряемой деформацией Δl и выходным напряжением датчика: U2f ~ 1/(Δl+H0)2 (где H0 - приложенное к датчику магнитное поле, создаваемое соленоидом), что, с одной стороны, требует сложной обработки сигнала, а с другой стороны, снижает точность измерений в области малых деформаций.The disadvantage of this device is the nonlinear relationship between the measured strain Δl and the output voltage of the sensor: U 2f ~ 1 / (Δl + H 0 ) 2 (where H 0 is the magnetic field applied to the sensor created by the solenoid), which, on the one hand, requires complex signal processing, and on the other hand, reduces the accuracy of measurements in the field of small deformations.

В предложенном изобретении достигается технический результат, заключающийся в расширении функциональных возможностей датчика, а именно в линеаризации передаточной характеристики датчика за счет введения стабилизирующей цепи обратной связи по воздействующему магнитному полю и соответствующем повышении точности в области малых деформаций.In the proposed invention, a technical result is achieved by expanding the functionality of the sensor, namely, by linearizing the transfer characteristic of the sensor by introducing a stabilizing feedback circuit for the acting magnetic field and a corresponding increase in accuracy in the field of small deformations.

Технический результат достигается следующим образом.The technical result is achieved as follows.

В конструкцию датчика для измерения механических деформаций, состоящего из прямоугольной пластины, выполненной из полимерного материала с поперечными разрезами, обеспечивающими возможность ее растяжения в продольном направлении, и с посадочным местом в виде центрально-симметричного углубления для миниатюрного соленоида, содержащего дифференциальную измерительную катушку с размещенным внутри нее магниточувствительным элементом, выполненным из аморфного ферромагнитного провода, трех пар контактных площадок, а также источника постоянного тока, генератора переменного тока частоты f и усилителя, дополнительно введены генератор переменного напряжения удвоенной частоты 2f, синфазный с генератором частоты f, синхронный детектор сигнала удвоенной частоты 2f и усилитель обратной связи, при этом дополнительно введенный генератор частоты 2f соединен с первым входом дополнительно введенного синхронного детектора сигнала частоты 2f, второй вход которого, в свою очередь, соединен с выходом усилителя, а его выход соединен с дополнительно введенным усилителем обратной связи, при этом усилитель обратной связи напрямую подключен к аналого-цифровому преобразователю, а обратная связь замыкается при включении ключа обратной связи через источник постоянного тока, записывающий миниатюрный соленоид.In the design of the sensor for measuring mechanical deformations, consisting of a rectangular plate made of a polymer material with transverse cuts that allow it to be stretched in the longitudinal direction, and with a seat in the form of a centrally symmetrical recess for a miniature solenoid containing a differential measuring coil placed inside a magnetically sensitive element made of an amorphous ferromagnetic wire, three pairs of contact pads, as well as a source of In addition to the current generator, an alternating current generator of frequency f and an amplifier, an alternating voltage generator of double frequency 2f, in-phase with an oscillator of frequency f, a synchronous detector of a signal of double frequency 2f and a feedback amplifier are additionally introduced, while an additionally introduced frequency generator 2f is connected to the first input of the additionally introduced a synchronous detector of a frequency signal 2f, the second input of which, in turn, is connected to the output of the amplifier, and its output is connected to an additionally input feedback amplifier, when In this case, the feedback amplifier is directly connected to the analog-to-digital converter, and the feedback is closed when the feedback key is turned on through the direct current source recording a miniature solenoid.

В отличие от прототипа, в котором осуществляется прямое измерение амплитуды выходного сигнала датчика, в предложенном техническом решении осуществляется измерение сигнала обратной связи, пропорционального изменению дополнительного магнитного поля, которое прикладывается к АФМ для удержания фиксированного значения выходного напряжения измерительной катушки U0. Благодаря измерению величины тока, создающего дополнительно прикладываемое магнитное поле, линеаризуется передаточная характеристика датчика в широком диапазоне деформаций, при этом измеряемое напряжение пропорционально изменению приложенной деформации.Unlike the prototype, in which a direct measurement of the amplitude of the sensor output signal is carried out, the proposed technical solution measures the feedback signal proportional to the change in the additional magnetic field, which is applied to the AFM to hold a fixed value of the output voltage of the measuring coil U 0 . By measuring the magnitude of the current creating an additionally applied magnetic field, the transfer characteristic of the sensor is linearized over a wide range of deformations, while the measured voltage is proportional to the change in the applied deformation.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена схема датчика измерения механических деформаций, на фиг. 2 изображено семейство кривых малоуглового вращения вектора намагниченности (МВВН) АФМ, измеренных под действием приложенных растягивающих деформаций, на фиг. 3 показан результат измерений растягивающих деформаций с помощью предлагаемого датчика.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a diagram of a sensor for measuring mechanical strains; FIG. 2 shows a family of curves of small-angle rotation of the AFM magnetization vector (MVVN) AFM, measured under the action of applied tensile deformations, in FIG. 3 shows the result of measurements of tensile strains using the proposed sensor.

На фигуре 1 показаны крепежные отверстия 1, прямоугольная пластина 2, посадочное место 3, АФМ 4, дифференциальная измерительная катушка 5, миниатюрный соленоид 6, первая пара контактных площадок 7, вторая пара контактных площадок 8, третья пара контактных площадок 9, источник постоянного тока 10, генератор переменного сигнала частоты f 11, усилитель 12, генератор переменного напряжения удвоенной частоты 2f 13, синхронный детектор сигнала удвоенной частоты 2f 14, усилитель обратной связи 15 и ключ замыкания обратной связи 16. Буквенные обозначения Н0 и U0 соответствуют начальным значениям поля подмагничивания, создаваемого миниатюрным соленоидом, и фиксированному значению выходного напряжения на измерительной катушке.The figure 1 shows the mounting holes 1, a rectangular plate 2, the seat 3, AFM 4, a differential measuring coil 5, a miniature solenoid 6, the first pair of contact pads 7, the second pair of contact pads 8, the third pair of contact pads 9, DC source 10 , the frequency f of the AC signal generator 11, amplifier 12, a variable voltage generator 13, a double frequency 2f, synchronous detector 2f twice the frequency of the signal 14, feedback amplifier 15 and a feedback-circuit switch 16. Letter designations U and H 0 0 Compliant initial values of the magnetizing field created by a miniature solenoid and a fixed value for the output voltage of the measuring coil.

На фигуре 2 показана зависимость выходного напряжения датчика измерения деформаций от воздействующего магнитного поля при отключенной с помощью ключа 16 цепи обратной связи и различных растягивающих деформациях. Деформацию создают за счет подвешивания к АФМ грузов различной массы. Пересчет величины деформации АФМ в зависимости от величины подвешенного к АФМ груза происходит в соответствии с выражением: Δl=(0.5/30)*Δm, где: Δl величина деформации в миллиметрах, Δm - масса подвешиваемого груза в граммах.The figure 2 shows the dependence of the output voltage of the strain measurement sensor on the acting magnetic field when the feedback circuit is disconnected with the help of a key 16 and various tensile strains. The deformation is created by hanging loads of various masses from the AFM. Recalculation of the AFM deformation value depending on the value of the load suspended from the AFM takes place in accordance with the expression: Δl = (0.5 / 30) * Δm, where: Δl is the strain value in millimeters, Δm is the mass of the suspended load in grams.

На фигуре 3 приведены результаты измерений выходного напряжения датчика (Uon-U) от величины приложенных деформаций Δl.The figure 3 shows the measurement results of the output voltage of the sensor (U on -U) from the magnitude of the applied deformations Δl.

Перед использованием датчик предварительно настраивается.Before use, the sensor is pre-configured.

В ходе настройки датчика размыкают ключ обратной связи 16. Для регистрации сигналов датчика, связанных с приложенными деформациями, через АФМ 4 пропускают возбуждающий переменный ток амплитудой I0 (в пределах 5-10 мА) и частотой f (в пределах 5-10 кГц), создаваемый генератором переменного сигнала 11. Также к АФМ 4 прикладывают постоянное магнитное поле Н0, которое создается миниатюрным соленоидом 6 при протекании через него постоянного тока от источника постоянного тока 10. Создаваемое постоянное магнитное поле Н0 (величиной в пределах 10-12 Э), направленное вдоль оси АФМ, должно превышать в несколько раз значение поля анизотропии АФМ.During the sensor setup, feedback key 16 is opened. To register the sensor signals associated with the applied deformations, an exciting alternating current of amplitude I 0 (within 5-10 mA) and frequency f (within 5-10 kHz) is passed through AFM 4, generated by the alternating signal generator 11. Also, a constant magnetic field H 0 is applied to the AFM 4, which is created by a miniature solenoid 6 when a direct current flows from it from a direct current source 10. The created constant magnetic field is H 0 (in the range of 10-12 Oe), napra shown along the AFM axis should exceed several times the value of the AFM anisotropy field.

При воздействии возбуждающего переменного тока и постоянного магнитного поля на дифференциальной измерительной катушке 5 появляется переменный сигнал ЭДС на частоте 2f, который усиливается усилителем 12 и детектируется синхронным детектором 14 на частоте опорного сигнала 2f, создаваемого генератором удвоенной частоты 13. Выходной сигнал синхронного детектора 14 подключен через усилитель обратной связи к аналого-цифровому преобразователю.When an alternating current and a constant magnetic field are applied to the differential measuring coil 5, an alternating emf signal appears at a frequency of 2f, which is amplified by an amplifier 12 and detected by a synchronous detector 14 at a frequency of the reference signal 2f generated by the double frequency generator 13. The output signal of the synchronous detector 14 is connected through feedback amplifier to analog-to-digital converter.

В отсутствие воздействующей механической деформации на датчик, амплитуда сигнала электродвижущей силы на измерительной катушке 5 (соответствует точке пересечения нижней кривой МВВН (0.01 мм) и вертикальной линии Н0), фиксирована и имеет минимальное значение. При механическом растяжении исследуемого объекта (датчика) происходит увеличение амплитуды сигнала электродвижущей силы на катушке 5 (соответствует точке пересечения сдвинутой кривой МВВН (0.17 мм) и вертикальной линии Н0), за счет сдвига кривой малоуглового вращения вектора намагниченности в область значений больших магнитных полей. При еще большем механическом растяжении датчика (0.34 мм) сигнал дифференциальной измерительной катушки 5 достигает значения, соответствующего величине U0 и т.д. Величина деформации l0, соответствующая сигналу ЭДС дифференциальной измерительной катушки U0, соответствует условному начальному растяжению датчика и должна находиться примерно в центре между минимальной (0.01 мм) и максимальной (в нашем случае 0.67 мм) деформациями. Для сигнала дифференциальной измерительной катушки U0 определяют соответствующее значение выходного напряжения синхронного детектора 14 и подстраивают Uon так, чтобы оно сравнялось по величине с выходным напряжением синхронного детектора. Если после указанных установок замкнуть ключ обратной связи 16, то за счет действия цепи обратной связи амплитуда сигнала дифференциальной измерительной катушки будет удерживаться на уровне U0. При этом выходным сигналом, поступающим на вход АЦП, будет разностный сигнал (Uon-U), пропорциональный изменению величины деформации на Δl относительно исходной деформации l0. Следует отметить, что после установления указанных настроек и замыкания обратной связи, датчик начинает работать автоматически при включении питания схемы регистрации. При этом выходное напряжение датчика будет соответствовать текущему значению деформации (растяжению или сжатию) датчика относительно величины l0. В качестве примера на фигуре 3 приведены результаты измерений выходного напряжения датчика (Uon-U) от величины приложенных деформаций Δl с шагом 7.5 микрометров в широком диапазоне приложенных деформаций.In the absence of a mechanical strain acting on the sensor, the amplitude of the electromotive force signal on the measuring coil 5 (corresponds to the point of intersection of the lower MVVN curve (0.01 mm) and the vertical line H 0 ) is fixed and has a minimum value. During mechanical stretching of the studied object (sensor), the amplitude of the signal of electromotive force on coil 5 increases (corresponds to the point of intersection of the shifted MVVN curve (0.17 mm) and the vertical line H 0 ) due to the shift of the curve of small-angle rotation of the magnetization vector to the region of large magnetic fields. With even greater mechanical tension of the sensor (0.34 mm), the signal of the differential measuring coil 5 reaches a value corresponding to the value of U 0 , etc. The strain value l 0 corresponding to the EMF signal of the differential measuring coil U 0 corresponds to the conditional initial extension of the sensor and should be approximately in the center between the minimum (0.01 mm) and maximum (in our case 0.67 mm) strains. For the signal of the differential measuring coil U 0, determine the corresponding value of the output voltage of the synchronous detector 14 and adjust U on so that it is equal in magnitude with the output voltage of the synchronous detector. If after these settings to close the feedback key 16, then due to the action of the feedback circuit, the signal amplitude of the differential measuring coil will be kept at the level of U 0 . In this case, the output signal to the ADC input will be a difference signal (U on -U) proportional to the change in the strain by Δl relative to the initial strain l 0 . It should be noted that after the specified settings are established and feedback is closed, the sensor starts working automatically when the registration circuit is powered on. In this case, the output voltage of the sensor will correspond to the current value of the deformation (stretching or compression) of the sensor relative to the value of l 0 . As an example, figure 3 shows the results of measuring the output voltage of the sensor (U on -U) from the magnitude of the applied deformations Δl with a step of 7.5 micrometers in a wide range of applied deformations.

Таким образом, в предложенном датчике технический результат, заключающийся в линеаризации передаточной характеристики датчика и повышении точности в области малых деформаций, достигается за счет введения стабилизирующей цепи обратной связи и измерения сигнала обратной связи, пропорционального изменению дополнительного магнитного поля, которое прикладывается к АФМ для удержания фиксированного значения выходного напряжения дифференциальной измерительной катушки.Thus, in the proposed sensor, the technical result of linearizing the transfer characteristic of the sensor and increasing accuracy in the field of small deformations is achieved by introducing a stabilizing feedback circuit and measuring the feedback signal proportional to the change in the additional magnetic field, which is applied to the AFM to keep the fixed output voltage values of the differential measuring coil.

Claims (1)

Датчик измерения механических деформаций, состоящий из прямоугольной пластины, выполненной из полимерного материала с поперечными разрезами, обеспечивающими возможность ее растяжения в продольном направлении, и с посадочным местом в виде центрально-симметричного углубления для миниатюрного соленоида, содержащего дифференциальную измерительную катушку с размещенным внутри нее магниточувствительным элементом, выполненным из аморфного ферромагнитного микропровода, подключенного к первой паре контактных площадок, при этом дифференциальная измерительная катушка подключена ко второй паре контактных площадок, а миниатюрный соленоид подключен к третьей паре контактных площадок, в свою очередь, генератор переменного тока частоты f соединен с первой парой контактных площадок, вход усилителя сигналов дифференциальной измерительной катушки соединен со второй парой контактных площадок, а источник постоянного тока соединен с третьей парой контактных площадок, отличающийся тем, что в него дополнительно введены генератор переменного тока удвоенной частоты 2f, синфазный с генератором частоты f, синхронный детектор сигнала удвоенной частоты 2f, усилитель обратной связи и ключ замыкания обратной связи, причем дополнительно введенный генератор частоты 2f соединен с дополнительно введенным синхронным детектором сигнала удвоенной частоты, который, в свою очередь, соединен с усилителем и с дополнительно введенным усилителем обратной связи с другой стороны, а усилитель обратной связи подключен к аналого-цифровому преобразователю и через дополнительно введенный ключ замыкания обратной связи - к источнику постоянного тока.A mechanical strain gauge consisting of a rectangular plate made of a polymeric material with transverse cuts allowing it to be stretched in the longitudinal direction, and with a seat in the form of a centrally symmetrical recess for a miniature solenoid containing a differential measuring coil with a magnetically sensitive element placed inside it made of an amorphous ferromagnetic microwire connected to the first pair of contact pads, while The total measuring coil is connected to the second pair of contact pads, and the miniature solenoid is connected to the third pair of contact pads, in turn, the frequency alternating current generator f is connected to the first pair of contact pads, the input of the signal amplifier of the differential measuring coil is connected to the second pair of contact pads, and a direct current source is connected to a third pair of contact pads, characterized in that an alternating current generator of double frequency 2f, in-phase with a frequency generator f, a synchronous double-frequency signal detector 2f, a feedback amplifier and a feedback closure key, wherein the additionally introduced frequency generator 2f is connected to an additionally introduced synchronous double-frequency signal detector, which, in turn, is connected to an amplifier and an additionally introduced amplifier feedback on the other hand, and the feedback amplifier is connected to an analog-to-digital converter and, through an additionally entered feedback closure key, to the standby source current.
RU2017120821A 2017-06-14 2017-06-14 Sensor for measurement of mechanical deformations RU2653563C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017120821A RU2653563C1 (en) 2017-06-14 2017-06-14 Sensor for measurement of mechanical deformations

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017120821A RU2653563C1 (en) 2017-06-14 2017-06-14 Sensor for measurement of mechanical deformations

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2653563C1 true RU2653563C1 (en) 2018-05-11

Family

ID=62152710

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017120821A RU2653563C1 (en) 2017-06-14 2017-06-14 Sensor for measurement of mechanical deformations

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2653563C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2746765C1 (en) * 2020-10-26 2021-04-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) Mechanical stress measurement sensor based on micro-wires with positive magnetostriction
RU216065U1 (en) * 2022-09-06 2023-01-16 Общество с ограниченной ответственностью "МИКРОСЕНСИС" TWO-AXIS STRAIN GAUGE BASED ON MICROWIRES

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5650570A (en) * 1994-09-07 1997-07-22 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Method for measuring stress of ferromagnetic metal member, method for measuring stress distribution in sheet-like sensor, and sheet-like sensor for measuring stress distribution
US20040103725A1 (en) * 2001-03-22 2004-06-03 Tomka George Jiri Stress sensor
RU2437070C2 (en) * 2010-01-25 2011-12-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Тензоприбор" Tensoresistor force transducer
RU2507478C1 (en) * 2012-07-24 2014-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет" Method to manufacture sensors to control cyclic deformations
RU143655U1 (en) * 2014-03-25 2014-07-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "ИГУ") CRITICAL ELASTIC TENSION TENSION SENSOR ON AMORPHIC METAL TAPE

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5650570A (en) * 1994-09-07 1997-07-22 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Method for measuring stress of ferromagnetic metal member, method for measuring stress distribution in sheet-like sensor, and sheet-like sensor for measuring stress distribution
US20040103725A1 (en) * 2001-03-22 2004-06-03 Tomka George Jiri Stress sensor
RU2437070C2 (en) * 2010-01-25 2011-12-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Тензоприбор" Tensoresistor force transducer
RU2507478C1 (en) * 2012-07-24 2014-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет" Method to manufacture sensors to control cyclic deformations
RU143655U1 (en) * 2014-03-25 2014-07-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "ИГУ") CRITICAL ELASTIC TENSION TENSION SENSOR ON AMORPHIC METAL TAPE

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2746765C1 (en) * 2020-10-26 2021-04-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) Mechanical stress measurement sensor based on micro-wires with positive magnetostriction
RU2746765C9 (en) * 2020-10-26 2021-06-07 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) Mechanical stress measurement sensor based on micro-wires with positive magnetostriction
RU216065U1 (en) * 2022-09-06 2023-01-16 Общество с ограниченной ответственностью "МИКРОСЕНСИС" TWO-AXIS STRAIN GAUGE BASED ON MICROWIRES

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6885183B2 (en) Current probe
Geliang et al. Design of a GMI magnetic sensor based on longitudinal excitation
Ducharne et al. Phenomenological model of Barkhausen noise under mechanical and magnetic excitations
García-Chocano et al. DC and AC linear magnetic field sensor based on glass coated amorphous microwires with Giant Magnetoimpedance
US7271587B2 (en) High resolution and low power magnetometer using magnetoresistive sensors
RU2653563C1 (en) Sensor for measurement of mechanical deformations
Das et al. Detection of low-frequency magnetic fields down to sub-pT resolution with planar-Hall effect sensors
Atalay et al. Coil-less fluxgate effect in (Co0. 94Fe0. 06) 72.5 Si12. 5B15 amorphous wires
JP5761787B2 (en) Sensor and adjustment method thereof
CN101592715A (en) The electricity of magnetoelectric material is induced magnetic conversion coefficient proving installation and method of testing
Butta et al. Fluxgate effect in twisted magnetic wire
Atkinson et al. An integrating magnetic sensor based on the giant magneto-impedance effect
Asfour et al. Practical use of the gmi effect to make a current sensor
Hlenschi et al. Flexible force sensors based on permeability change in ultra-soft amorphous wires
Pirota et al. Recent experiments and models on giant magnetoimpedance
Kraus et al. Magnetic field sensor based on asymmetric inverse Wiedemann effect
Yonnet et al. The magnetic differentiation technique for GMI sensor
RU2654827C1 (en) Sensor for measuring mechanical deformations
Buznikov et al. A model for torsion-stress effect on nonlinear magnetoimpedance in amorphous wires with negative magnetostriction
Atalay et al. Influence of ferromagnetic ribbon width on q factor and magnetoelastic resonance frequency
KR20010049760A (en) Method and device for determining the temporal course of the shock wave in a impact-stressed ferromagnetic component
JP6151863B2 (en) Mechanical stress sensor
Doan et al. Magnetization measurement system with giant magnetoresistance zero-field detector
RU2805248C1 (en) Device for measuring the magnetic characteristics of a ferromagnet
Semirov et al. Magnetoimpedance of amorphous ferromagnetic CoFeSiB ribbons in the wide temperature range