Elektromagnetischer Dehnungsmesser
Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Dehnungsmesser, vorzugsweise zum Messen von geringen Längen- oder Durchmesseränderungen, die z. B. durch Materialspannung, Temperaturänderungen und ähnliches verursacht sind.
Bei den Dehnungsmessern gibt es eine ganze Reihe von Bauarten, und es sind auch einige Typen von elektromagnetischen Dehnungsmessern bekannt.
Die bisher bekannten elektromagnetischen Dehnungsmesser sind präzisionsempfindlich und durch die ungenaue Einhaltung der Dimensionen bei der Serienfertigung weisen sie die Neigung auf, ein Reaktionsdrehmoment in der Ebene des gemessenen Materials hervorzurufen. Sonst besitzen die elektromagnetischen Dehnungsmesser viele Vorteile im Vergleich mit den Widerstandsdehnungsmessern. So z. B. höhere Ausgangsspannung, Möglichkeit der vielfachen Benützung und des Umeichens, Unempfindlichkeit gegen grobe Behandlung, Feuchtigkeit und Alterung und auch die Messapparatur derselben ist einfach und daher billig.
Das Wesen des elektromagnetischen Dehnungsmessers gemäss dieser Erfindung liegt in einer Einrichtung, welche die Verformung des gemessenen Materials in eine Verdrehung von zwei ferromagnetischen Torsionsröhren umwandelt, die mittels eines Erregerkreises in einem Aufnahmekreis eine elektromotorische Kraft induzieren, die von der Grösse der Materialverformung abhängig ist. Durch die Doppelanordnung der Torsionsröhren kann die Grösse der Ausgangsspannung vervielfacht und der Einfluss starker Magnetfelder beseitigt werden. Durch eine symmetrische Anordnung kann das Reaktionsdrehmoment in der Ebene des Materials beseitigt und eine Vereinfachung der Fertigung erzielt werden.
Im folgenden sind Ausführungsbeispiele des Dehnungsmessers beschrieben.
In der Fig. 1 ist der Aufriss, in der Fig. 2 ist ein Schnitt durch den Grundriss und in der Fig. 3 der Seitenriss einer Ausführung des Dehnnngsmessers für allgemeinen Gebrauch veranschaulicht.
In den Fig. 4 und 5 sind Altemativanordnungen des Übertragungsteiles des Dehnungsmessers dargestellt.
Diese drei Anordnungen sind nur Beispiele der häufigst angewandten Ausführungen.
Der elektromagnetische Dehnungsmesser besteht aus zwei Torsionsröhren 1, auf welchen die Aufnahmespulen 3 befestigt sind. Durch das Innere der Torsionsröhren 1 ist die Erregerwicklung 5 durchgezogen. Die Aufnahmespulen 3 und die Erregerwicklung 5 sind an die Klemmenleisite 6 angeschlossen. Die Torsionsröhren 1 sind in ihren Mittelteilen mit den Bundringen 2 versehen, welche in die Hülsen 7 eingepresst sind, auf welche die Platten 9 mit den Füssen 10 aufgelötet oder aufgeschweisst sind. Beide Torsionsröhren 1 sind gegenseitig an beiden Enden mit den aufgepressten Stirnflächen 11 verbunden.
In der Fig. 4 ist eine andere Anordnung des Dehnungsmessers veranschaulicht. Anstatt der Platten 9 und Füsse 10 sind hier unmittelbar an die Bundringe 12 der Torsionsröhren 1 Saphirspitzen oder andere Spitzen 13 angeschlossen, die an das zu messende Material angelegt werden. Die Torsionsröhren 1 sind mit ihren Enden in den Stirnflächen 14 eingespannt.
In der Fig. 5 ist eine weitere Anordnung ver anschaulicht; in diesem Falle wird das zu messende Material in Form eines Rohres oder Stabes 17 mittels zweier Schrauben 16 zwischen den Armen 15 eingeklemmt, die aus den Bundringen 18 herausragen, mit welchen die Torsionsröhren 1 versehen sind.
Das Messen mit diesem elektromagnetischen Dehnungsmesser wird so durohgeführt, dass die Füsse 10 am zu messenden Material angeklebt, aufgelötet oder angeschweisst werden bzw. die Spitzen 13 des Dehnungsmessers gegen das Material fest angedrückt werden oder das zu messende Material mittels der Schrauben 16 so eingeklemmt wird, dass der Dehnungsmesser spielfrei mit demselben verbunden wird.
Das Material überträgt bei dessen Verlängerung, Verkürzung oder Durchmesseränderung diese geringe Bewegung auf die Torsionsröhren 1, und zwar entweder mittels der Platten 9 und Hülsen 7 oder unmittelbar mit Hilfe der Spitzen 13 bzw. mittels der Schrauben 16 und der Arme 15. In den Torsionsröh ren 1 entsteht eine zusammengesetzte Beanspruchung, in dem die Hauptkomponente die Torsionsbeanspruchung bildet. Wenn nun mit dem Erregerstrom mittels der Erregerwicklung 5 in den Torsionsröhren 1 ein magnetisches Feld in Form konzentrischer Kreislinien gebildet wird, wird durch die Torsionsbeanspruchung dieses magnetische Feld derart deformiert, dass eine Längskomponente entsteht, die der Grösse der Verdrehung oder der Materialverlängerung proportional ist und in den Aufnahmespulen 3 eine elektromotorische Kraft induziert, die z. B. mit dem Voltmeter gemessen wird.
Der elektromagnetische Dehnungsmesser hat viele Anwendungsmöglichkeiten auf allen Gebieten des technischen Messens, in der Automatisation, besonders im Maschinenbau, Bauwesen, Gesundheitswesen, Hüttenwesen, Bergbau usw., wo überall sich seine robuste Konstruktion und Messempfindlichkeit vorteilhaft geltend macht.
Electromagnetic extensometer
The invention relates to an electromagnetic extensometer, preferably for measuring small changes in length or diameter which, for. B. caused by material stress, temperature changes and the like.
The strain gauges come in a number of different types, and some types of electromagnetic strain gauges are also known.
The previously known electromagnetic extensometers are sensitive to precision and, due to the imprecise compliance with the dimensions in series production, they tend to produce a reaction torque in the plane of the material being measured. Otherwise, the electromagnetic strain gauges have many advantages compared to the resistance strain gauges. So z. B. higher output voltage, possibility of multiple use and re-calibration, insensitivity to rough treatment, moisture and aging and also the measuring apparatus of the same is simple and therefore cheap.
The essence of the electromagnetic extensometer according to this invention lies in a device which converts the deformation of the measured material into a twist of two ferromagnetic torsion tubes, which induce an electromotive force by means of an excitation circuit in a recording circuit, which is dependent on the size of the material deformation. Due to the double arrangement of the torsion tubes, the size of the output voltage can be multiplied and the influence of strong magnetic fields can be eliminated. A symmetrical arrangement can eliminate the reaction torque in the plane of the material and simplify production.
Exemplary embodiments of the extensometer are described below.
In Fig. 1 the front elevation, in Fig. 2 a section through the plan and in Fig. 3 the side elevation of an embodiment of the extensometer for general use is illustrated.
4 and 5, alternative arrangements of the transmission part of the strain gauge are shown.
These three arrangements are only examples of the most frequently used designs.
The electromagnetic extensometer consists of two torsion tubes 1 on which the take-up reels 3 are attached. The excitation winding 5 is pulled through the interior of the torsion tubes 1. The pick-up coils 3 and the excitation winding 5 are connected to the terminal strip 6. The torsion tubes 1 are provided in their middle parts with the collar rings 2 which are pressed into the sleeves 7 on which the plates 9 with the feet 10 are soldered or welded. Both torsion tubes 1 are mutually connected at both ends with the pressed-on end faces 11.
In Fig. 4, another arrangement of the strain gauge is illustrated. Instead of the plates 9 and feet 10, sapphire tips or other tips 13 are connected directly to the collars 12 of the torsion tubes 1 and are applied to the material to be measured. The torsion tubes 1 are clamped with their ends in the end faces 14.
In Fig. 5, a further arrangement is illustrated ver; in this case, the material to be measured is clamped in the form of a tube or rod 17 by means of two screws 16 between the arms 15 which protrude from the collar rings 18 with which the torsion tubes 1 are provided.
The measurement with this electromagnetic extensometer is carried out in such a way that the feet 10 are glued, soldered or welded to the material to be measured or the tips 13 of the extensometer are firmly pressed against the material or the material to be measured is clamped by means of the screws 16, that the extensometer is connected to the same without play.
When it is lengthened, shortened or changed in diameter, the material transfers this slight movement to the torsion tubes 1, either by means of the plates 9 and sleeves 7 or directly with the help of the tips 13 or by means of the screws 16 and the arms 15. In the Torsionsröh ren 1 there is a compound stress in which the main component is the torsional stress. If a magnetic field in the form of concentric circular lines is now formed with the excitation current by means of the excitation winding 5 in the torsion tubes 1, this magnetic field is deformed by the torsional stress in such a way that a longitudinal component arises which is proportional to the magnitude of the twist or the material elongation and in the take-up reels 3 induced an electromotive force which, for. B. is measured with the voltmeter.
The electromagnetic extensometer has many possible uses in all areas of technical measurement, in automation, especially in mechanical engineering, construction, healthcare, metallurgy, mining, etc., wherever its robust construction and measurement sensitivity are beneficial.