SU956971A1

SU956971A1 - Mechanical stress and deformation magnetoanysotropic transducer

Info

Publication number: SU956971A1
Application number: SU802972939A
Authority: SU
Inventors: Александр Авенирович Григорьев; Николай Егорович Жадобин; Борис Нохимович Цырульников
Original assignee: Ленинградское Ордена Октябрьской Революции Высшее Инженерное Морское Училище Им.Адмирала С.О.Макарова
Priority date: 1980-08-01
Filing date: 1980-08-01
Publication date: 1982-09-07

Description

. Изобретение относитс к измерени м механических напр жений и деформаций с использованием влени магнитоупругости и может быть использовано дл исследований напр женного состо- ни и усталостных процессов конструкций и деталей из ферромагнитных материалов, примен емых в морском, авиационном, железнодорожнсм и. авто мобильном Tpa.Hcnopie.. The invention relates to the measurement of mechanical stresses and deformations using the phenomenon of magnetoelasticity and can be used to study the stress state and fatigue processes of structures and parts made of ferromagnetic materials used in marine, aviation, railway and. Tpa.Hcnopie auto mobile.

. Известно устройствс дл определе ни механических напр жений и деформаций , содержащее посто нный магнит и феррозонд, размещенный между полюсс1ми магнита, с выходными зажимами дл присоединени к измерительному прибору, воспринимающему вторую гармонику . Y) . .. . Devices for determining mechanical stresses and deformations are known, comprising a permanent magnet and a ferro probe placed between the poles of a magnet, with output terminals for connection to a measuring device that perceives the second harmonic. Y). ..

Однако такое устройство обладает малой чувствительностью,, поскольку феррогонд воспринимает изменени весьма длабого магнитного пол рассеивани вне намагниченной детали.However, such a device has little sensitivity, since the ferrohond perceives changes in a very weak magnetic field of dispersion outside the magnetized part.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс магнитоанизотропный преобразователь механических напр жений и деформдций , содержащий крестообразный магнитопровод с двум парами противоле полюсных стержней, две возбуждающие и две измерительные элект рические обмотки, кажда из которых охватывает один полюсный стержень из соответствующей пары стержней, причем возбуждающие обмотки преднаЬначены дл присоединени к источнику переменного тока 2 .The closest to the invention in its technical nature is a magnetic anisotropic transducer of mechanical stresses and deformations containing a cruciform magnetic circuit with two pairs of anti-pole rods, two exciting and two measuring electrical windings, each of which covers one pole rod of a corresponding pair of rods, and an exciting The windings are designed to be connected to an AC source 2.

Повышение чувствительности известного преобразователи обеспечено тем, что информаци о напр женном состо нии конструкции.или детали. определ етс по изменению достаточно сильных магнитных полей, протекаю15 щих по конструкции или детали.The increase in the sensitivity of the known transducers is ensured by the fact that information about the stress state of the structure or details. determined by the change of sufficiently strong magnetic fields flowing through the structure or part.

Однако использование переменного тока дл питани возбужд здих обмоток приводит к по влению вихревых токов в испытуемой конструкции или However, the use of alternating current to power the excitation of the windings leads to the appearance of eddy currents in the test structure or

20 детали, вызванных магнитным возбуждающим полем. .Вихревые токи порождают поверхностный эффект и нагревают материал испытуемой конструкции . По вление поверхностного эффек25 гта не позвол ет возбуждающему магнитному полю воспринимать механические напр жени во внутренних сло х конструкции, а нагревание материала конструкции ведет к изменению20 details caused by a magnetic excitation field. . Eddy currents generate a surface effect and heat the material of the tested structure. The appearance of the surface effect does not allow the exciting magnetic field to perceive mechanical stresses in the inner layers of the structure, and the heating of the material of the structure leads to a change in

30 его свойств.30 of its properties.

Все это приводит к изменению точ-ности результатов измерений, полу- i чаемых с помощью известного преобразовател . ,All this leads to a change in the accuracy of the measurement results obtained using a known transducer. ,

Целью изобретени вл етс повышение точности результатов измерений путем исключени вли ни вихревых токов магнитного возбуждающего пол .The aim of the invention is to improve the accuracy of measurement results by eliminating the influence of eddy currents of a magnetic exciting field.

Эта цель достигаетс тем, что в Магнитоаниэотропнсм преобразователе механических напр жений и деформации содержащем крестообразный магнитопровод с двум парйми противолежащих полюсных стержней, две возбуждающие и две измерительные электрические обмотки, кажда из которых охватывает один полюсный стержень из соответствующей пары стержней, магнитопровод снабжен дополнительным стержнем, соединекньм концами с полюсными стержн ми измерительных обмоток между полюсами этих стержней и их измерительными обмотками, размещенными на дополнительном стержне двум дополнительными измерительными обмотками, из которых перва соединена с одной измерительной обмоткой последовательно согласно и предназначена дл совместного присоединени к источнику переменного тока,втора соединена с другой измерительной обмоткой последовательно встречно и предназначена дл совмесоу ного присоединени к измерительному прибору, а возбуждающие обмотки предназначены дл присоединени к источнику посто нного тока..This goal is achieved by the fact that in a magnetic anionic transducer of mechanical stresses and deformations containing a cruciform magnetic circuit with two pairs of opposite pole rods, two exciting and two measuring electrical windings, each of which encloses one pole rod of a corresponding pair of rods, the magnetic conductor is provided with an additional rod connecting ends with pole rods measuring windings between the poles of these rods and their measuring windings placed on d an additional rod with two additional measuring windings, of which the first is connected to one measuring winding in series according to and intended for joint connection to an AC source, the second is connected to the other measuring winding in series to connect to the measuring device, and the exciting windings are designed for connection to a direct current source ..

. При таком выполнении преобразовател возбуждающее магнитное поле оказываетс посто нным и вихревые токи от возбуждающего магнитного пол ire возникают. При отсутствии вихревых токов возбуждающее маг-, нитное поле способно воспринимать механические напр жени во внутренних сло х ферромагнитной конструкции или детали и не способно нагревать материал испытуемой конструкции . Именно этим обеспечиваетс повышение точности результатов измерений .. With this arrangement, the transducer excitation magnetic field is constant and eddy currents from the excitation magnetic field ire arise. In the absence of eddy currents, the exciting magnetic field is able to absorb mechanical stresses in the inner layers of the ferromagnetic structure or part and is not able to heat the material of the tested structure. This is what provides for improving the accuracy of measurement results.

На чертеже схематично представлен преобразователь, общий вид.The drawing shows a schematic representation of a converter, a general view.

Магнитоанизотропный преобразователь механических напр жений и деформаций содержит крестообразный агнитопровод 1 с двум парами противолежащих полюсных стержней 2 и 3. .зе возбуждающих 4 и 5 и две изерительных б и 7 обмотки охватывают кажда слой противолежащий полюсный тержень. Магнитопровод преобразоваел снабжен дополнительным стержнем , соединенным своими концами с изерительными полюсными стержн ми 3 местах между их полюсами и измерительными обмотками 6 и 7. На стержне 8 размещены дополнительные обмотки 9 и 10. Обмотка 9 соединена с измерительной обмоткой б последовательно согласно и предназначена дл присоединени к источнику переменного тока (не показан). Обмотка 10 соединена с измерительной обмоткой 7 последовательно встречно и предназначена дл присоединени к измерительному прибору (не показан). Ток питани возбуждающих обмоток 4 и 5 выбран посто нным, и они должны присоедин тьс к источнику посто нного тока (не показан).The magnetoanisotropic transducer of mechanical stresses and deformations contains a cruciform connecting line 1 with two pairs of opposite pole rods 2 and 3. Beyond exciting 4 and 5 and two measuring b and 7 windings enclose each layer of opposite pole rod. The magnetic core is transformed with an additional rod connected at its ends with measuring poles 3 places between their poles and measuring windings 6 and 7. Additional windings 9 and 10 are placed on the rod 8. The winding 9 is connected to the measuring winding in series consistently and is used to connect to AC source (not shown). The winding 10 is connected to the measuring winding 7 in series with each other and is intended to be connected to a measuring device (not shown). The supply current of the excitation windings 4 and 5 is selected to be constant, and they should be connected to a direct current source (not shown).

Преобразователь работает следующим образом.The Converter operates as follows.

,Вначале преобразователь устанавливают на испытуемую Ферромагнитную конструкцию или деталь полюсными стержн ми 2 и 3 и подключают возбуждающие обмотки 4 и 5, а также соединенн ле последова.тельно согласно обмотки 5 и 9 к своим источникам питани . В результате через испытуемую конструкцию и полюсные суержни 2 протекает посто нный магнитный поток возбуждени Ф , а по замкнутой О-образной магнитной.цепи, состо щей из участка магнитопровода 1 между полюсными стержн ми 3, самих полюсных стержней 3 и стержн 8, протекает переменный магнитный поток Фр . Поток Фо не попадает через полюсные стержни 3 в.испытуемый материал, поскольку он протекает по замкнутой О-образной цепи, причем на выходных зажимах последовательно встречно соединенных обмоток 7 и 10 он не наводит выходного сигнала.At first, the converter is mounted on the tested Ferromagnetic design or part with pole rods 2 and 3 and the exciting windings 4 and 5 are connected, as well as connected consistently according to winding 5 and 9 to their power sources. As a result, a constant magnetic flux Φ of excitation F flows through the tested design and the pole superbars 2, and a variable magnetic circuit flows through the closed O-shaped magnetic circuit consisting of a section of the magnetic circuit 1 between the pole rods 3, the pole rods 3 and the rod 8. flow fr. The flow Fo does not fall through the pole rods of the 3th test material, since it flows through a closed O-shaped circuit, and at the output terminals of the successively connected windings 7 and 10, it does not produce an output signal.

При по влении механических напр жений d , направленных под углом к , соедин ющим полюса однойменных полюсных стержней, магнитные свойства материала конструкции приобретают анизотропию. В результате магнитное .сопротивление участков конструкции между соседйими полюсами , лежащими по направлению действи механических напр жений и поперек этого направлени оказываютс не одинаковыми, что вызывает по вление посто нного магнитного потока у в полюсных стержн х 3, который пропорционален величине механических напр жений .When mechanical stresses d directed at an angle to, connecting the poles of one-dimensional pole rods, the magnetic properties of the material of the structure acquire anisotropy. As a result, the magnetic resistance of the sections of the structure between the neighboring poles lying in the direction of the mechanical stresses and across this direction is not the same, which causes the appearance of a constant magnetic flux y in the pole bars 3, which is proportional to the magnitude of the mechanical stresses.

Магнитный поток у , пополам, протекает по магнитопроводу 1 и стержню 8. На магнитопроводе 1 он складываетс с магнитным потоком о , а на стержне 8 выгибаетс ..Это приводит к тому, что по вл ютс магнитные результирующие потоки Ф| .и Ф Поскольку материал магнитопровода обладает нелинейными свойствами, переменные составл ющие магнитных потоков и Ф оказываютс отличными от первоThe magnetic flux y, in half, flows through the magnetic conductor 1 and the rod 8. On the magnetic conductor 1, it collapses with the magnetic flux o, and on the rod 8 it is curved. This leads to the appearance of magnetic fluxes Φ | .and F Since the material of the magnetic circuit has nonlinear properties, the variable components of the magnetic fluxes and F are different from

Claims

Claim

Magnetically anisotropic converter of mechanical stresses and 10 deformations, containing a cross-shaped magnetic circuit with two pairs of opposite pole rods, two exciting and two measuring electric windings, each 15 of which covers one pole rod from the corresponding pair of rods, ^; In order to increase the accuracy of the measurement results by eliminating the influence of eddy currents of the magnetic field, the magnetic circuit is equipped with an additional rod connected by ends to the pole rods of the measuring 25 windings between the poles of these rods and their measuring windings placed on two additional rods additional measuring windings, of which the first 30 is connected to one measuring winding in series according to and is intended to be connected to a source Nogo current, the second is connected to another measuring 35 * winding successively oppositely and intended for joining to the measuring instrument, and exciting windings intended for connection to the first constant current source.