SU960688A2 - Тензорезисторный способ измерени статической магнитострикции образца - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к технике магнитных измерений, а более конкретно к методам пр мого измерени  магнитострикционной деформации, использующим в качестве первичного преобразовател  тензорезистор.

По основному авт.св. № 602891 известен тензорезисторный способ измерени  статической магнитострикции образца, по которому образец, на котором закреплен рабочий тензорезистор , помещают в намагничивающее устройство. Процесс измерени  состоит из многократно повтор ющихс  тактов равной длительности. В четных тактах провод т элементарное измерение, при этом намагничивающее устройство включено, а к одному из плеч измерительного тензомоста подсоединен образцовый резистор; в нечетных тактах производ т проверку нул , при этом намагничивающее устройс гво выключено , а образцовый резистор отключен от измерительного моста. Сигнал разбаланса моста включает в себ  следующие составл ющие.: импульсы напр жени , амплитуда которых про- порциональна суммарному действию магнитострикции и образцового резистора; составл ющие дрейфа нул , не

св занные с ритмом работы намагничивающего устройства и обусловленные температурным изменением размеров образца и сопротивлений тензорезисторов . После усилени  этот сигнал подают на вычислительное уат- ройство, с помощью которого в начале каждого четного такта осуществл ют вычитание из выходного сигна10 ла усилител , фиксируемого в конце предыдущего четного такта, полусумму значений этого сигнала, фиксируемых- в конце двух соседних с ним нечетных тактах. Измен ют сопротив15 ление образцового резистора на величину , пропорциональную величине разностного сигнала на выходе вычислительного устройства, в направлении сведени  его к нулю, а при

20 достижении величины этого сигнала нулевого значени , по полученной величине сопротивлени  образцового резистора, а также по направлению его изменени  в процессе измерени 

25 суд т о величине и знаке магнитострикции 1.

Недостатком известного способа ,  вл етс  низка  точность измерени , так как разностный сигнал -на выхо30 де вычислительного устройства пропорционален С5 ммарному действию магнитострикции и образцового резистора только в том случае, если прогрессирующа  составл юща  дрейфа нул  сигнала разбаланса моста измен етс  во врем  измерени  по закону линейной функции. В тех случа х , когда изменение дрейфовой составл ющей происходит по более сложному закону (например, во врем  измерени  имеют место колебани  тем пературы окружающей среды) измерени магнитострикции производитс  с ошиб кой, величина которой- тем больше, чем сильнее отличаетс  закон измене ни  дрейфовой составл ющей от линей ной зависимости. Целью изобретени  вл етс  повышение точности измерени  магнитостр ции. Поставленна  цель достигаетс  те что согласно тензорезисторному . , способу измерени  статической магни стрикции образца, основанном на про ведении измерений в несколько равных по длительности тактов, путем подключени  к мосту образцового резистора , проведении в первом и третьем тактах поверки нул , а во втором - элементарного измерени , фиксировании результата измерени  в ко це каждого такта, в четные такты производ т намагничивание исследуем го образца с рабочим- тензорезистором , в.начале каждого четного такта , начина  с четвертого, по величи не разности между результатом элеме тарного измерени , фиксируемого в предьщущем четном такте, и полусуммой результатов поверок нул , проводимых в соседних с ним нечетны тактах измен ют образцовый резистор на .величину, пропорциональную этой разности .в направлении сведени  ее к нулю, а к разностному сигналу , формируемому в начале каждого четного такта, начина  с четверт го, прибавл ют дополнительный сигнал , формируемый в начале каждого нечетного такта путем вычитани  результата поверки нул , фиксируемого в предыдущем нечетном такте, из полусуммы результатов элементарных измерений, фиксируемых в двух соседних с ним четных тактах. На чертеже приведена блок-схема устройства дл  реализации способа. Устройство содержит образцовый резистор 1, через ключ 2 подсоедин емый , например, параллельно к одному из плеч тензомоста 3, в который включен рабочий тензорезистор 4 воспринимающий деформации исследуемогр образца 5, помещенного в намаг ничивающее устройство б, индикатор 7 (например, измерительный прибор с нулем.посредине) ВЕЛХОДНОГО сигнала усилител  8, вычислительное устройство 9, блок 10 управлени , вычислительное устройство 11 и сумматор 12. В исходном состо нии блок 10 управлени  не работает, ключ 2 разомкнут , намагничивающее устройство б выключено, выходные сигналы вычислительных устройств 9, 11 и сумматора 12 равны нулю, значение сопротивле ни  образцового резистора 1 произвольное , значение выходного сигнала индикатора 7 обусловлено начальным разбалансом тензомоста/З. Если усилитель 8 работает в области ограничени  - нулевой чувствительности (зашкаливани  индикатора 7), то оператор с помощью органов балансировки тензомоста 3 (не показаны) добиваетс  сигнала на выходе усилител  8,близкого к нулю.Затем он запускает блок 10 управлени  - начинаетс  цикл измерени , состо щий из многократно повтор ющихс  тактой равной длительности Т, причем в нечетны;с тактах провод тс  поверки нул , а в четных - элементарные измерени . Выходной сигнал усилител  8 в начале i-oro четного такта может быть представлен в виде суммы следующих сла гаемых КЕ+ Vo+d t+d;jt, где Vg - посто нна  составл юща  дрейфа,, обусловленна  исходной разбалансировкой тензомоста 3;d-, прогрессирующа  составл юща  дрейфа , обусловленна  изменением параметров измерительного тракта из-за воздействи  внешних и внутренних дестабилизирующих факторов, включающа  в себ  линейную () и нелинейную () составл ющие; КЕ информационна  составл юща , где К коэффициент передачи и-змерительного тракта, равный произведению коэффициентов передачи тензомоста 3 и усилител  8, Е Ео+5Д- суммарна  величина относительных изменений сопротивлений плеч тензомоста 3 за счет воздействи  образцового резистора EQ и магнитострикции S Л (Л тензочувствительность рабочего тензорезистора 4). Если длительность одного такта равна Т, то выходной сигнал усилител  8 в четырёх тактах, предшествующих i-тому, равен Vi. Vo + d.t+dlt Vi.2 KE+VO- - oL( t-T) + A7( t-T) i-3 Vo + d(t-2T3 + oL2(t-2T) , Vi.4 KE+Vo+ot;,(t-3T) + oLi(t-3T) . Этот сигнал с выхода усилител  одновременно поступает на вход вычислительных устройств 9 и 11. Выходной сигнал вычислительного устройства 9, формируемый в начале

каждого четного такта, например, i-ro как

л - V - Vi-1- - . 2

и, следовательно, равный ug KE-{liT поступает на первый вход сумматора 12, где осуществл етс  запоминание его уровн  до начала следующего четного такта. Выходной сигнал вычислительного устройства 11, формируемый в начале каждого нечётного так ,та, например, i-1-ого, как . „ 112

и, следовательно, равный&,,KE-fcL.Т , поступает на второй вход сумматора 12, где осуществл етс  запоминание его уровн  до начала следующего нечетного такта. Выходной сигнал суммтора j формируемый как

И, следовательно, равный , подаетс  на вход блока 10, который измен ет сопротивление образцового резистора 1 на величину,, пропорциональную текущему значению див направлении (Л ).

Цикл измерени  продолжаетс  до тех пор, пока выходной сигнал сумматора не станет равен нулю (изменени сопротивлени  образцового резистора прекращаетс ), при этом

(Ео+ЗЛ)0, т.е..

Откуда видно, что измер ема  вели- чина магнитострикции и ее знак определ ютс  величиной установившегос  значени  сопротивлени  образцового резистора 1 и направлением его изменени  в процессе измерени .

Способ испытан при измерении магнитострикции на стальных-образцах. Результаты испытаний показали, что использование изобретени  позвол ет в 1,5-2 раза повысить точность измерени  магнитострикционных деформаций.

Claims (1)

1. Авторское свидетельство СССР 602891, кл. G 01 R 33/18, 1978.