SU1118875A1 - Устройство дл измерени усилий - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЙ, содержащее последовательно соединенные источник переменного тока, дифференциальный индукционный преобразователь с ферромагнитным сердечником и блок регистрации, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени , оно снабжено фильтром второй гармоники частоты перемагничивани  и фазовым детектором, а Дифференциальный индукционный преобразователь снабжен дополнительной равномерно распределенной вдоль сердечника обмоткой, подключенной к выходу фазового детектора , опорный вход которого подключен к источнику переменного тока, при этом первична  обмотка дифференциального индукционного преобразовател  выполнена в виде двух вйтречно включенных секций, а измерительна  обмотка этого преобразовател  подключена через фильтр второй гармоники (Л частоты перемагничивани  к фазовому детектору.

Description

Фи1,1 Изобретение относитс  к измерени м неэлектрических величин и может быть использовано в приборах и системах дл  измерени  усилий с цифровой обработкой ,)езультатрв измерени  Известно устройство дл  измерений усилий, содержащее последовательно соединенные источник переменного тока, индукционный преобразователь с ферромагнитным сердечником и блок регистрации среднего числа выбросов ЭДС от скачков Баркгаузена (СБ). Принцип действи  устройства основан на возбуждении в ферромагнитном сердечнике СБ посредством воздейстВИЯ переменного магнитного пол , создаваемого источником переменного тока. Измер емое усилие прикладывают к ферромагнитному сердечнику, вы- зыва  в нем изменение внутренних нап р жений. Это приводит к изменению величины ЭДС .от СВ снимаемой с выход индукционного преобразовател , и соо ветственно изменению показаний блока регистрации lj . Недостатком данного устройства  вл етс  малое быстродействие, поскольку уже при частотах перемагничивани  пор дка нескольких герц гармоники частоты перемагничивани , возникающие на выходе индукционного преобразовател , преп тствуют нормал ной работе блока регистрации. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  устройство дл  измерени  усилий, содержащее последовательно соединенные источник переменного тока, дифференциальный индукционный преобразова- тель с ферромагнитным сердечником и блок регистрации. Принцип действи  устройства основан на возбуждении СБ в ферромагнитном сердечнике переменным магнитным полем, создаваемым первичной .обмоткой индукционного преобразовател . Измер емое усилие прикладывают к ферромагнитному сердечнику, измен   в нем внутренние напр жени . Соответ ственно мен ютс  характеристики ЭДС от СБ и показани  блока регистрации Гармоники частоты перемагничивани  компенсируют вследствие дифференциального включени  индукционного преобразовател  2J . Недостаток известного устройства состоит в том, что не компенсируетс  та часть гармоник частоты перемагничивани ,. котора  вызвана посто нных внешних магнитных полей, а также разбросом коэффициентной силы по длине ферромагнитного сердечника материалов с малой коэрцитивной силой (тонкие пленки,пермаллоевые проволоки ) . Цель изобретени - - повышение точности измерени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  измерени  усилий, содержащее последовательно соединенные источник переменного тока, дифференциальный индукционный преобразователь с ферромагнитным сердечником и блок регистрации, снабжено фильтром второй гармоники частоты перемагничивани  и фазовым детектором , а дифференциальньй индукционный преобразователь снабжен дополнительной равномерно расположенной вдоль сердечника обмоткой, подключенной к выходу фазового детектора, опорный вход которогоподключен к источнику переменного тока, при этом первична  ,обмотка дифференциального индукционного преобразовател  выполнена в виде двух встречно включенных секций , а измерительна  обмотка.этого преобразовател  подключена через фильтр второй гармоники частоты . перемагничивани  к фазовому детектору . : . На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, по сн ющие .принцип его работы. Устройство дл  измерени  усилий (фиг. 1) содержит источник 1 переменного тока, дифференциальный индукционный преобразователь 2 с ферромагнитным сердечником 3, блок 4 регистрации , фильтр 5 и фазовый детекторе, при этом источник 1, индукционный преобразователь 2 и блок 4 регистрации соединены последовательно, фильтр 5 и фазовый детектор 6 также соединнены последовательно, причем фильтр 5 подключен к выходу индукционного преобразовател  2, а опорный вход фазового детектора 6 подключен к источнику 1 переменного тока. Индукционный преобразователь 2 включает переагничивающую обмотку Wj, измерительную обмотку W2 и равномерную дополнительную обмотку W. Обмотка W подключена к выходу фазового детектора 6. Кроме того, перемагничивающа 

обмотка W| выполнена в виде двух встречно включенных секций.

Рассмотрим работу устройства с учетом временных диаграмм на фиг. 2.

Источник 1 переменного тока создает переменный ток, в частности, синусоидальной формы, который протекает по перемагничивакщей обмотке индукционного преобразовател  2. Измер емое усилие прикладывают к ферромагнитному сердечнику 3. При этом в ферромагнитном сердечнике 3 измен етс  величина внутренних механических напр жений, вследствие чего измен ютс  характеристики ВДС от СБ, что приводит к изменению показаний блока 4 регистрации. В первом приближении компенсаци  гармоник частоты перемагничивани  осуществл етс  путем встречного включени  секций обмотки W/ и согласно включени  секций обмотки Wo. Компенсаци  гармоник, обусловленных разбросом коэрцитивной силы HC по длине сердечника или наличием внешних посто нных магнитных полей, осуществл етс  следующим образом. Предположим, что участки сердечника 3, расположенные в зонах секций обмотки W индукционного преобразовател  2, имеют соответственно коэрцитивные силы HCI и Н (фиг. 2а). Из графических построений видно, что шумовые пачки СБ на графике 26 не совпадают во времени, в частности

соответствуют моментам tj и t-. Это

т i

Приводит к искажению сигнала на входе блока 4 регистрации и может полностью нарушить нормальное функционирование устройства. Дл  нормальной

работы блока регистрации, очевидно, необходимо совместить моменты ti и tn. Создадим посто нное однородное магнитное поле величиной Нд. Из графических построений нетрудно заметить , что сигналы от перемагничивани  участков сердечника с величинами коэрцитивной силы Н g и Н „ совпадают по времени (обычно максимальное значение ЭДС от СБ совпадает с моментом врамени когда внешнее поле равно коэрцитивной силе). При этом гармоники частоты перемагничивани  практически компенсируютс  и сигйал приобретает вид, показанный на графике -26 дл  момента времени tg.

Воздействие внешних посто нных магнитных полей в данном случае эквивалентно изменению величин коэрцитивной силы участков сердечника и компенсаци  внешнего пол  осуществл етс  аналогичным образом.

На графике фиг. 2в показана зависимость изменени  выходного напр жени  фазового детектора от величины внешнего пол . Видно, что при Hg О сигнал Олд не равен нулю. Это обусловлено суммарным воздействием таких факторов как разброс коэрцитивной силы по длине сердечника и магнитного пол  Земли.

По сравнению с прототипом предлагаемое устройство обладает повышенной точностью измерени . В частности по результатам предварительных исследований погрешность измерени  уменьшаетс  с 3-5 до 1-1,5%.

Не,

а)

Нсз

)

8)

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЙ, содержащее последовательно соединенные источник переменного тока, дифференциальный индукционный преобразователь с ферромагнитным сердечником и блок регистрации, отли- чающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено фильтром второй гармоники частоты перемагничивания и фазовым детектором, а Дифференциальный индукционный преобразователь снабжен дополнительной равномерно распределенной вдоль сердечника обмоткой, подключенной к выходу фазового детектора, опорный вход которого подключен к источнику переменного тока, при этом первичная обмотка дифференциального индукционного преобразователя выполнена в виде двух вйтречно включенных секций, а измерительная обмотка этого преобразователя подключена через фильтр второй гармоники частоты перемагничивания к фазовому детектору.

   Ц_п„ 1118875