SU1760386A1

SU1760386A1 - Method of determining force

Info

Publication number: SU1760386A1
Application number: SU904832776A
Authority: SU
Inventors: Виктор Иванович Кокореко; Надежда Сергеевна Рубан; Татьяна Борисовна Терещенко; Эдуард Вячеславович Голован
Original assignee: Киевский институт автоматики им.ХХУ съезда КПСС
Priority date: 1990-04-10
Filing date: 1990-04-10
Publication date: 1992-09-07

Abstract

Изобретение относитс к приборостроению и позволит повысить точность измерени силы магнитоупругим датчиком. Перед включением источника питани 1, замыка контакты А и В коммутатора 2, закорачивают намагничивающую обмотку 4 мап+итоуп- ругого датчика 3. Подключают источник 1 после завершени переходного процесса, размыкают контакты А и В и замыкают контакты В и С коммутатора 2, закорачива балластное сопротивление 6. Фиксируют по прибору 8 величину сигнала измерительной обмотки 5 датчика 3, по которому определ ют величину измер емой силы F. 1 илThe invention relates to instrumentation and will improve the accuracy of force measurement by a magnetoelastic sensor. Before turning on the power source 1, the closure contacts A and B of the switch 2 short the magnetizing winding 4 of the MAP + of the external sensor 3. Connect the source 1 after the completion of the transient process, open the contacts A and B and close the contacts B and C of the switch 2, shorting the ballast resistance 6. Fix the value of the signal of the measuring winding 5 of the sensor 3 by means of the device 8, by which the value of the measured force F is determined. 1 Il

Description

Изобретение относитс к области измерений , в частности к измерению силы маг- нитоупругими датчиками, и позвол ет повысить точность этих измеренийThe invention relates to the field of measurements, in particular, to the measurement of force by magnetoelastic sensors, and allows to increase the accuracy of these measurements.

Известен способ определени силы магнитоупругим датчиком по величине ЭДС, наводимой в измерительной обмотке магнитным потоком, создаваемым намагничивающей обмоткой, питаемой переменным током. Выходна характеристика датчика, реализующего способ, характеризуетс невысокой временной стабильностью, что обусловлено недостаточной стабильностью тока йамагничивзни по частоте, амплитуде и форме,A known method for determining the strength of a magnetoelastic sensor according to the magnitude of the EMF induced in the measuring winding by the magnetic flux created by the magnetizing winding fed by alternating current. The output characteristic of the sensor that implements the method is characterized by a low temporal stability, which is caused by the insufficient stability of current magnetism in frequency, amplitude and shape,

Большую временную стабильность выходной характеристики датчика обеспечивает наиболее близкий к за вл емому и прин тый в качестве прототипа способ измерени силы, заключающийс в том, что измер емую силу прикладывают к чувствительному элементу мзгнитоупругого датчика , который перемагничивают стабильным, периодически измен ющимс током иThe large temporal stability of the output characteristic of the sensor provides the method of force measurement that is closest to the claimed one and accepted as a prototype, which means that the measured force is applied to the sensitive element of the magnetic-elastic sensor, which is remagnetized by a stable, periodically varying current and

измер ют мгновенное значение сигнала из- меритепьной обмотки, причем перемагни- чивание производ т импульсами тока треугольной формы, а измерение мгновенного значени сигнала осуществл ют в заданный момент времени при совпадении с максимальным сигналом разгруженного датчика,the instantaneous value of the signal is measured by measuring the winding, and the magnetization reversal is produced by pulses of a triangular shape, and the instantaneous value of the signal is measured at a specified time instant by coinciding with the maximum signal of the unloaded sensor,

Однако измерени по способу-прототипу недостаточно точны дл р да областей техники. Это объ сн етс следующим. При работе такого датчика на промышленном объекте (например, в клети прокатного стана ) возможны ситуации аварийного отключени напр жени сети, либо остановки объекта на профилактические работы. г этом случае на зажимах обмотки намагничивани датчика исчезает напр жение питани и по вл етс только после устранени аварии или окончани профилактических работ на объекте. Коммутационные процессы в обмотке намагничивани сопровождаютс толчками тока, величина которых зависит от момента включени и магнитнойHowever, the measurements in the prototype method are not sufficiently accurate for a number of technical fields. This is explained as follows. When such a sensor is operated at an industrial facility (for example, in the rolling mill stand), situations of emergency disconnection of the mains voltage or stopping of the facility for maintenance work are possible. In this case, the supply voltage disappears at the terminals of the magnetizing winding of the sensor and appears only after the elimination of the accident or the completion of maintenance work on the object. Switching processes in the magnetization winding are accompanied by current jolts, the magnitude of which depends on the moment of switching on and the magnetic

СОWITH

о соabout with

0000

оabout

предыстории чувствительного элемента При неблагопри тных услови х величина тока может достичь двойной величл ш тока установившегос режима, равного току градуировки да тчика. Перемагничивание чувст- вительного элемента током двойной амплитуды обусловливает изменение выходного сигнала измерительной обмотки не адекватно измер емой силе на объекте при его пуске, что, естественно, ведет к снижению точности определени .Prehistory of the sensitive element. Under unfavorable conditions, the current can reach double the current value of a steady state equal to the current calibration of the sensor. Reversal of the sensitive element by a double amplitude current causes a change in the output signal of the measuring winding that is not adequate to the measured force on the object during its launch, which naturally leads to a decrease in the accuracy of determination.

Целью изобретени вл етс повышение точности определени силы за счет уменьшени вли ни переходных процессов . Это достигаетс тем, что в известном способе определени силы, заключающемс в подключении обмотки намагничивани магнитоупругого датчика к источнику переменного тока треугольной формы, стабильного по частоте и амплитуде и фиксации сигнала измерительной обмотки, дополни- тельнодо подключени обмотки намагничивани датчика к источнику последовательно с ней включают балластный резистор, закорачивают намагничивающую обмотку, а после завершени переходного процесса обмотку намагничивани освобождают от закорачивани и закорачивают балластный резистор.The aim of the invention is to improve the accuracy of force determination by reducing the effect of transients. This is achieved by the fact that in the known method of determining the force consisting in connecting the magnetizing winding of a magnetoelastic sensor to an AC source of a triangular shape, stable in frequency and amplitude and fixing the measuring winding signal, they additionally connect the magnetization winding of the sensor to the source in series with it resistor, shorting the magnetizing winding, and after completion of the transition process, the magnetizing winding is released from shorting and shorting ballast resistor.

На чертеже представлена принципиальна схема одного из вариантов устройства , реализующего способ.The drawing shows a schematic diagram of one of the variants of the device implementing the method.

Устройство содержит блок питани 1, в состав которого вход т генератор, формирователь импульсов тока и источник стабильного тока, коммутатор 2, магнитоупругий датчик 3 с намагничивающей 4 и измерительной 5 обмоткамм, балластный резистор 6, электронный блок 7 обработки выходного сигнала датчика и регистрирующий прибор 8.The device contains a power supply 1, which includes a generator, a current pulse shaper and a source of stable current, a switch 2, a magnetoelastic sensor 3 with magnetizing 4 and measuring 5 windings, a ballast resistor 6, an electronic unit 7 processing the output signal of the sensor and a recording device 8 .

Определение силы производ т следующим образом, Замыка контакты А и В коммутатора 2, закорачивают обмотку намагничивани 4 магнитоупругого датчика 3. Подключают к сети 50 Гц блок питани 1.The force is determined as follows: The contacts A and B of the switch 2 are closed. They short-circuit the magnetization winding 4 of the magnetoelastic sensor 3. The power supply unit 1 is connected to the 50 Hz network.

Размыкают контакты А и В и замыкают контакты В и С коммутатора 2, закорачива балластный резистор 6. По обмотке намагничивани 4 протекает переменный ток треугольной формы, стабильный по частоте и амплитуде. При воздействии на чувствительный элемент датчика 3 измер емой силы F измен етс магнитное сопротивление материала чувствительного элемента и потокосцепление измерительной обмотки 5 датчика 3. При этом изменение ЭДС, наведенной в измерительной обмотке 5, пропорционально измер емой силе.Contacts A and B are opened and contacts B and C of switch 2 are closed, the ballast resistor 6 is short-circuited. A triangular alternating current, stable in frequency and amplitude, flows through the magnetization winding 4. When the sensitive element 3 of the measured force F is affected, the magnetic resistance of the material of the sensitive element and the flux coupling of the measuring winding 5 of the sensor 3 change. At the same time, the change in the emf induced in the measuring winding 5 is proportional to the measured force.

В электронном блоке 7 осуществл етс In the electronic unit 7 is carried out

выпр мление выходного сигнала, сглаживание пульсаций и масштабирование. Регистраци выходного сигнала осуществл етс измерительным прибором 8.output signal rectification, ripple smoothing and scaling. The output signal is recorded by measuring device 8.

Claims

The phased connection of the magnetization winding to the current source eliminates the current jolts in the magnetization winding that occur in transient conditions with the usual connection of the sensor. This ensures the stability of the magnetic state of the sensor, which leads to an increase in the accuracy of determining the force. The invention The method of determining the force, which consists in connecting the magneto winding of a magnetoelastic sensor to a triangular AC source of stable frequency and amplitude and fixing the signal of the measuring winding, which is determined by the fact that, in order to improve the measurement accuracy by reducing the effect of transient processes, before the connection of the magnetization winding of the sensor to the source, in series

the ballast resistor is turned on with it, the magnetizing winding is short-circuited, and after the transient process is completed, the magnetization winding is released from shorting and the ballast is short-circuited

resistor.