SU1272129A2 - Способ измерени сил магнитоупругим преобразователем - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и позвол ет повысить точность измерени  за счет учета мультипликативной погрешности , обусловленной изменением чувствительности преобразовател  к измер емой величине. Дл  этого измерени  выходного напр жени  вьшолн ютс  при напр жении на намагничивающей обмотке 11, величина которого обеспечивает получение магнитной индукции в сердечнике преобразовател  10 по кривой намагничивани , соответствующей области приближени  к насыщению . Одно из измерений делаетс  при разомкнутой выходной обмотке 12, а другое измерение выходного напр жени  при меньшем значении магнитной индукции в сердечнике преобразовател  10. Вычисл ют приращени  выходных напр жений, которые как и значени  Q измер емой силы записывают в пам ть 8 ЭВМ 14, Изобретение дополнительное (Л к основному авт. св. № 887948. 2 ил. 1Ч

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, может найти применение при создании точных устройств для измерения сил и является усовершенствованием способа по авт. св. № 887948.

Согласно известному способу измерения выходного напряжения выполняются при напряжении на намагничивающей обмотке, величина которого обеспечивает получение магнитной индукции, по кривой намагничивания, соответствующей области приближения к насыщению, причем рдно из измерений делается при разомкнутой выходной обмотке, а для реализации предлагаемого изобретения выполняется еще одно измерение выходного напряжения при меньшем значении магнитной индукции в сердечнике преобразователя.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет учета мультипликативной погрешности, обусловленной изменением чувствительности преобразователя к измеряемой величине.

, На фиг. 1 изображен сердечник магнитоупругого преобразователя; на фиг. 2 - схема силоизмерительного устройства, реализующего предлагаемый способ.

Сердечник 1 преобразователя (фиг. 1) состоит из пластин электротехнической стали, собранных в пакет. Выступы пластин образуют гребешки, к которым приложена действующая на преобразователь сила F. Сердечник имеет четыре отверстия для взаимно перпендикулярных обмоток. Отверстия 2 и 3 предназначены для намагничивающей обмотки, отверстия 4 и 5 - для выходной обмотки.

Намагничивающая обмотка питается переменным током и создает магнитный поток ЯР =Ф_К + Ф_у, а с выходной обмоткой сцеплен магнитный поток &Ф =Ф_Х-Ф_у. Под действием силы F магнитное сопротивление вертикальных участков увеличивается, что приводит к перераспределению потокаФ между вертикальными и горизонтальными участками сердечника и увеличению дф.

Определение силы предлагаемым способом производят следующим образом.

При градуировке при каждом фиксируемом через равные интервалы значении эталонной силы, включая ее нулевое значение, делают два измерения выходного напряжения на зажимах ра зомкнутой выходной обмотки магнитоупругого преобразователя.

Одно из этих измерений делается при большем значении напряжения на 5 намагничивающей обмотке. Измеренное при этом напряжение обозначим через U_n . Выходное напряжение, измеренное при меньшем напряжении на намагничивающей обмотке, обозначим через U_r2 .

Из напряжений U_r1 , U_f2 вычитают их начальные значения, измеренные при нуле силы F или при другом ее значении, которое условно принято за начальное, и получают приращения вы15 ходных напряжений. Приращения выходных напряжений U_r1 , U_r2 обозначим соответственно U , U_n2.

•При рабочем измерении выходные напряжения, которые обозначим U_p и Upp , измеряются при тех же соответветственно большем и меньшем значениях напряжения на намагничивающей обмотке. При рабочем напряжении также, как при градуировке, определяют25 ся приращения выходных напряжений.

Для этого из U_pi и и_р2 вычитаются значения напряжений при нуле силы F или при другом ее значении, которое принято за начальное. Эти приращения 30 ^иР1 ’ ^UP2 обозначены через Upt , U_p2'.

Из зафиксированных при градуировке значений U_ni выбирается ближайшее, к тому значению U_p( , которое получено при данном рабочем измерении, и вычисляется образцовое напряжение U_o.

3?' II ’

4=0¹¾..

ι где U - ближайшее к U_p, значение

U_nt, измеренное при градуи40 ровке;

U₂ - значение U_n2 , соответствующее значению U_n1 , равному U, .

Вычисляется погрешность й, содер45 жащаяся в приращении выходного напряжения (в и_р, ) ^Δ=Κ/^υΡ1 ~^uob где Ку принимается равным двум, может быть определен экспериментально 50 V из выражения К„-—L-, где ¥ - относительная мультипликативная погрешность, содержащаяся в Up₍ ;

У₂ - то же, но в U_p2 .

Определяется скорректированное значение приращения выходного напряжения

По полученному значению U_c из градуировочной характеристики (зависимости U_ni от F) находят измеряемую силу F.

Схема силоизмерительного устройства (фиг. 2) реализует измерительные и вычислительные операции.

Силоизмерительное устройство содержит стабилизатор 6 напряжения, трансформатор 7, два ключа 8 и 9, магнитоупругий преобразователь 10 с намагничивающей I I и выходной 12 взаимно перпендикулярными обмотками, цифровой измерительный прибор 13, 15 микроЭВМ 14 и каналы 15-18 для передачи измерительной информации и сигналов управления.

Ключи 8 и 9 служат для подключения намагничивающей обмотки 11 маг- 20 нитоупругого преобразователя либо ко всей вторичной обмотке трансформатора 7, либо к части этой обмотки.

Управление цифровым измерительным прибором 13 и ключами 8 и 9 осущест- 25 вляется с помощью микроЭВМ 14, которая выполняет также все вычислительные операции, предусмотренные процедурой измерения.

Измеряемая сила F действует на зо магнитоупругий преобразователь 10, выходное напряжение которого зависит от этой силы. При градуировке силоизмерительного устройства при каждом фиксируемом через определенные $$ интервалы значении действующей на магнитоупругий преобразователь силы поочередно замыкаются ключи 8 и 9. При включении ключа 8 намагничивающая обмотка 11 подключается к транс- др форматору 7 на меньшее напряжение и на выходе преобразователя прибор 13 измеряет значение напряжения U_r5 . При включении ключа 9 обмотка 12 подключается на большее напряжение и прибор 13 измеряет значение напряжения U_ri . Затем вычисляются приращения выходных напряжений U_M, ϋπ_2/ Полученные значения и_п, , U_n2, вместе с соответствующими значениями силы F записываются в память микроЭВМ 14.

При использовании силоизмерительного устройства для взвешивания грузов целесообразно начальное выходное напряжение измерительного преобразователя вычесть из результата измерения выходного напряжения при рабочем измерении. В приведенном примере коррекции погрешности силоизмерительного магнитоупругого преобразователя считается, что начальный выходной сигнал вычитается из результата измерения как при градуировке, так и при 10 рабочем измерении. За начальный выходной сигнал принимается выходное напряжение на зажимах обмотки 12 при измеряемой силе (F), равной нулю или другому заданному значению, например, силе тяжести грузоприемного устройства весов.

При рабочем измерении предусматривается вначале измерение выходных напряжений при F=0 (или другому заданному значению), а затем при измеряемой силе. При рабочем измерении также, как при градуировке, на намагничивающую обмотку 11 с помощью ключей 8 и 9 подается от трансформатора 7 то большее, то меньшее напряжение и измеряются выходные напряжения Up, , и_Р1.

Результаты вводятся в микроЭВМ 14, где по описанному алгоритму вычисляется погрешность и корректируется результат измерения.

Claims (1)

1 Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике, может найти применение при создании точных устройств дл  измерени  сил и  вл етс  усовершенствованием способа по авт. св. № 887948. Согласно известному способу измерени  выходного напр жени  выполн ютс  при напр жении на намагничивающей обмотке, величина которого обеспечивает получение магнитной индукции , по кривой намагничивани , соответствующей области приближени  к насыщению, причем одно из измерений делаетс  при разомкнутой выходной об мотке, а дл  реализации предлагаемого изобретени  вьшолн етс  еще одно .змерение выходного напр жени  при меньшем значении магнитной индукции в сердечнике преобразовател , Цель изобретени  - повышение точности измерени  за счет учета мультипликативной погрешности, обусловленной изменением чувствительности преобразовател  к измер емой величине . , На фиг. 1 изображен сердечник магнитоупругого преобразовател ; на фиг. 2 - схема силоизмерительного устройства, реализующего предлагаемый способ. Сердечник 1 преобразовател  (фиг. )) состоит из пластин электротехнической стали, собранных в пакет Выступы пластин образуют гребешки, к которым приложена действующа  на преобразователь сила F. Сердечник имеет четыре отверсти  дл  взаимно перпендикул рных обмоток. Отверсти  2 и 3 предназначены дл  намагничиваю щей обмотки, отверсти  4 и 5 - дл  выходной обмотки. Намагничивающа  обмотка питаетс  переменным током и создает магнитный потокЯР Ф + Ф , а с выходной обмоткой сцеплен магнитный потоклФ Под действием силы F магнитное сопр тивление вертикальных участков увеличиваетс , что приводит к перераспределению потокаФ между вертикаль ными и горизонтальными участками сер дечника и увеличению дф . Определение силы предлагаемым спо собом производ т следующим образом. При градуировке при каждом фикси руемом через равные интервалы значе НИИ эталонной силы, включа  ее нуле вое значение, делают два измерени  выходного напр жени  на зажимах ра92 зомкнутой выходной обмотки магнитоупругого преобразовател . Одно из этих измерений делаетс  при большем значении напр жени  на намагничивающей обмотке. Измеренное при этом напр жение обозначим через U|. . Выходное напр жение, измеренное при меньшем напр жении на намагничивающей обмотке, обозначим через и . Из напр жений и. , и, вычитают их начальные значени , измеренные при нуле силы F или при другом ее значении , которое условно прин то за начальное , и получают приращени  выходных напр жений. Приращени  выходных напр жений U, , обозначим соответственно U , V . При рабочем измерении выходные напр жени , которые обозначим Up и Upn , измер ютс  при тех же соответветственно большем и меньшем значени х напр жени  на намагничивающей обмотке. При рабочем напр жении также , как при градуировке, определ ютс  приращени  выходных напр жений. Дл  этого из Up, и Up2 вычитаютс  значени  напр жений при нуле силы F или при другом ее значении, которое прин то за начальное. Эти приращени  Up , Up2 обозначены через Up, , Up . Из зафиксированных при градуировке значений U,, выбираетс  ближайшее. к тому значению Uj,, , которое получено при данном рабочем измерении, и вычисл етс  образцовое напр жение U. и - ближайшее к Up, значение и,, измеренное при градуировке; U- - значение Up,} , соответствующее значению U, , равному U, . Вычисл етс  погрешность и, содержаща с  в приращении выходного напр жени  (в Up, ) (u;, -uj, где К у принимаетс  равным двум, может быть определен экспериментально у из выражени  К.,--L где У, - относительна  мультипликативна  погрешность, содержаща с  в Up, ; 2 то же, но в Up2 . Определ етс  скорректированное значение приращени  выходного напр жени  Uc-u; -4. По полученному значению U из граду ировочной характеристики (зависимос ти Uf,, от F) наход т измер емую силу F. Схема силоизмерительного устройства (фиг. 2) реализует измерительные и вычислительные операции. Силоизмерительное устройство содержит стабилизатор 6 напр жени , трансформатор 7, два ключа 8 и 9, магнитоупругий преобразователь 10 с намагничивающей 11 и выходной 12 взаимно перпендикул рными обмотками цифровой измерительный прибор 13, Микроэвм 14 и каналы 15-18 дл  пере дачи измерительной информации и сиг налов управлени . Ключи 8 и 9 служат дл  подключени  намагничивающей обмотки 1 1 магнитоупругого преобразовател  либо ко всей вторичной обмотке трансформато ра 7, либо к части этой обмотки. Управление цифровым измерительным прибором 13 и ключами 8 и 9 осуществл етс  с помощью микроэвм 14, котора  выполн ет также все вычислительные операции, предусмотренные процедурой измерени . Измер ема  сила F действует на магнитоупругий преобразователь 10, выходное напр жение которого зависит от этой силы. При градзшровке силоизмерительного устройства при каждом фиксируемом через определенные интервалы значении действующей на магнитоупругий преобразователь силы поочередно замыкаютс  ключи 8 и 9. При включении ключа 8 намагничивающа  обмотка 11 подключаетс  к трансформатору 7 на меньшее напр жение и на выходе преобразовател  прибор 13 измер ет значение напр жени  . При включении ключа 9 обмотка 12 подключаетс  на большее напр жение и прибор 13 измер ет значение напр жени  Ur . Затем вычисл ютс  приращени  выходных напр жений Upi, Unj/ Полученные значени  Ущ , U, вместе с соответствующими значени ми силы F записываютс  в пам ть микроЭВМ 14. При использовании силоизмерительного устройства дл  взвешивани  грузов целесообразно начальное выходное 294 напр жение измерительнохо преобразовател  вычесть из результата измерени  выходного напр жени  при рабочем измерении. В приведенном примере коррекции погрешности силоизмерительного магнитоупругого преобразовател  считаетс , что начальный выходной сигнал вычитаетс  из результата измерени  как при градуировке, так и при рабочем измерении. За начальный выходной сигнал принимаетс  выходное напр жение на зажимах обмотки 12 при измер емой силе (F), равной нулю или другому заданному значению, например, силе т жести грузоприемного устройства весов. При рабочем измерении предусматриваетс  вначале измерение выходных напр жений при (или другому заданному значению), а затем при измер емой силе. При рабочем измерении также, как градуировке, на намагничивающую обмотку 11 с помощью ключей 8 и 9 подаетс  от трансформатора 7 то большее, то меньшее напр жение и измер ютс  выходные напр жени  Up, , Up, . Результаты ввод тс  в микроЭВМ 1-4, где по описанному алгоритму вычисл етс  погрешность и корректируетс  результат измерени . Формула изобретени  Способ измерени  сил магнитоупругим преобразователем по авт. св. № 887948, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени , при градуировке преобразовател  и при рабочем измерении при каждом значении соответственно эталонной и измер емой сил одно из измерений провод т на разомкнутой выходной обмотке при двух значени х напр жени  на его намагничивающей обмотке, причем эти значени  выбираютс  такими, чтобы при одном измерении магнитна  индукци  в сердечнике преобразовател  соответствовала по кривой намагничивани  области наибольшей магнитной проницаемости, а при другом измерении - области прибижени  к насьшчению.

О

0

хч

0

0