SU1280348A1

SU1280348A1 - Device for measuring force

Info

Publication number: SU1280348A1
Application number: SU853906506A
Authority: SU
Inventors: Виктор Семенович Молодцов; Михаил Мефодьевич Середин
Priority date: 1985-06-07
Filing date: 1985-06-07
Publication date: 1986-12-30

Abstract

Изобретение относитс к силоизмерительной технике и позвол ет повысить точность измерени усилий. Устройство содержит магнитоупругий датчик 4 силы, первична обмотка которого через резистор 2 подключена к источнику 1 синусоидального напр жени . К вторицной обмотке его подсоединен первый блок 5 вьщелени амплитуды сигнала, а второй блок 6 соединен с датчиком 3 тока. Резистор 2 подбираетс из услови , что его сопротивление на пор док превышает суммарное сопротивление первичной обмотки датчика 4 силы и датчика 3 тока, обеспечива синусоидальный характер протекак цего тока. Использование блоков 5 и 6 выделени амплитуды сигнала позвол ет измер ть мгновенные значени напр жени вторичной обмотки датчика 4, а введение делител 7 напр жени исключает необхо (Л димость поддерживать в сердечнике датчика 4посто нное значение индукции при изменении действующего на .него усили . 2 ил.The invention relates to load measurement technology and allows for improved accuracy in force measurement. The device contains a magnetoelastic force sensor 4, the primary winding of which through a resistor 2 is connected to the source 1 of sinusoidal voltage. To the secondary winding is connected to the first block 5 of the amplitude of the signal, and the second block 6 is connected to the sensor 3 current. Resistor 2 is selected from the condition that its resistance exceeds by an order of magnitude the total resistance of the primary winding of force sensor 4 and current sensor 3, ensuring that the current flows is sinusoidal. The use of blocks 5 and 6 of the amplitude of the signal allows measuring the instantaneous voltage values of the secondary winding of sensor 4, and the introduction of voltage divider 7 eliminates the need (LI support 4 induction in the core of the sensor when the force acting on it changes. 2 or .

Description

Изобретение относитс к приборо- строению и может быть использовайо при измерении усилий,.The invention relates to instrumentation and can be used when measuring forces.

Цель изобретени - повьтение точности измерени усилий.The purpose of the invention is to increase the accuracy of force measurements.

На фиг, изображено устройство дл измерени усилий; на фиг,2 - осциллограммы напр женности магнитного пол датчика и ЭДС, наведенной в его вторичной обмотке.FIG. Shows a device for measuring forces; FIG. 2 shows oscillograms of the magnetic field strength of the sensor and the EMF induced in its secondary winding.

Устройство дл измерени усилий содержит источник 1 синусоидального напр жени , резистор 2, датчик 3 тока , магнитоупругий датчик 4 силы, два блока 5 и 6 выделени амплитуды, делитель 7 напр жени и измерительный прибор 8, Источник i синусоидального напр жени через резистор 2 и датчик 3 тока подключен к первичной обмотке датчика 4 силы. Вход одного блока б выделени амплитуды подключен к выходу датчика тока, а вход другого к вторичной обмотке датчика силы, выходы блоков 6 выделе ни амплитуды подключены к соответствующим входам делител 7 напр жени , к выходу которого подключен измеритель ный прибор 8 а.The device for measuring forces contains a sinusoidal voltage source 1, a resistor 2, a current sensor 3, a magnetoelastic force sensor 4, two amplitude amplifiers 5 and 6, a voltage divider 7 and a measuring device 8, a sinusoidal source i through a resistor 2 and a sensor 3 current is connected to the primary winding of the force sensor 4. The input of one amplitude extraction unit B is connected to the output of a current sensor, and the input of the other to the secondary winding of a force sensor, the outputs of units 6 of the amplitude selection are connected to the corresponding inputs of a voltage divider 7, the output of which is connected to a measuring instrument 8 a.

Сопротивление резистора 2 выбира- етс таким образом, чтобы оно не. меньше 5 чем на. пор док превышало сум - марное сопротивление первичной обмотки датчика 4 силы и датчика 3 тока. При этом 3 пб рвичной обмотке датчика 4 силы обеспечиваетс синусоидальный характер протекающего тока, а следовательно и напр женность магнитного пол Н в магнитопроводе датчика такжеThe resistance of resistor 2 is chosen so that it does not. less than 5 than. the order exceeded the total resistance of the primary winding of the force sensor 4 and current sensor 3. At the same time, 3 pb of the winding coil of the force sensor 4 ensures the sinusoidal nature of the flowing current, and hence the intensity of the magnetic field H in the sensor magnetic circuit also

имеет синусоидальную форму.has a sinusoidal shape.

Электродвижуща сила (ЭДС) ,е, наводима на вторичной обмотке датчика опись1ваетс выражениемElectromotive force (EMF), e, induced on the secondary winding of the sensor is described by the expression

- ,., -,

е . - - -WSg,()e. - - -WSg, ()

где Vj/- потокосцеплен1 е вторичнойwhere Vj / is thread-coupled1 e secondary

обмотки;windings;

WjS - число витков вторичной обмотки и сечение магнитопро- вода;WjS is the number of turns of the secondary winding and the cross section of the magnetic conductor;

В - индукци магнитного пол . Индукци В св зана с напр женностью НB - magnetic field induction. Induction B is associated with intensity H

Б ,B,

(2)(2)

где ju - магнитна проницаемость материала , из которого изготовлен датчик.where ju is the magnetic permeability of the material from which the sensor is made.

С учетом выражений () и (2) можно записать выражение дл ЭДСGiven the expressions () and (2), you can write an expression for the emf

е--«3( ) Ток в первичной обмотке, а следовательно , и напр женность магнитного пол в датчике измен ютс по синусоидальному законуe - "3 () The current in the primary winding and, consequently, the magnetic field strength in the sensor vary sinusoidally

Н Н sinu)t.H N sinu) t.

h«i h "i

. .

О ABOUT

00

5five

00

5five

t 0+KJr (4)t 0 + kjr (4)

fi к где Н - амплитуда напр женности; ij - кругова частота; t - врем процесса. Поэтому ЭДС достигает максимального значени в точке перехода вели - чины Н через нулевое значение при наибольшей скорости изменени Н.fi to where H is the amplitude of the intensity; ij - circular frequency; t is the process time. Therefore, the EMF reaches its maximum value at the point of transition of the value of H through a zero value at the highest rate of change of N.

В результате дл модул амплитуды ЭДС Е. из выражени (3) получаем,As a result, for the magnitude of the magnitude of the EMF E. from the expression (3) we obtain

00

выражениеexpression

E /WS|Uj--(H sinat) /.WScx)HrT,pE / WS | Uj - (H sinat) /.WScx)HrT,p

,2,...,n Из выражени (4), 2, ..., n From the expression (4)

I.I.

н„ n „

где К WScO - коэффициент пропорциональности ,where K WScO - coefficient of proportionality,

Измерение значени производитс только в определенных временных точках , благодар чему достигаетс однозначность зависимости измеренного значени j от приложенного усили и повышаетс точность устройства дл измерени силы.The value is measured only at certain time points, thereby achieving unambiguous dependence of the measured value of j on the applied force and increasing the accuracy of the device for measuring the force.

Таким образом, применение блока выделени амплитуды сигнала дл измерени мгновенного значени напр жени вторичной обмотки датчика, а не интегрального значени , как в устройстве по известному способу, обеспечивает повышение точности устройства, а наличие делител напр жени позвол ет пользоватьс одной зависимостью Р f(|), а не семейством зависимостей F Г(н) при различных значени х В, вследствие чего отпадает необходимость поддерживать в сердечнике датчика посто нное значение индукции при изменении усили .Thus, the use of a signal amplitude extraction unit to measure the instantaneous value of the voltage of the secondary sensor winding, rather than the integral value, as in a device by a known method, improves the accuracy of the device, and the presence of a voltage divider allows you to use the same P f dependence (|) rather than the family of dependences F ((n) at various values of B, as a result of which there is no need to maintain a constant induction value in the core of the sensor when the force changes.

Claims

The invention relates to instrumentation and can be used when measuring forces. The purpose of the invention is to increase the accuracy of force measurements. FIG. Shows a device for measuring forces; Fig. 2 shows oscillograms of the magnetic field strength of the sensor and the EMF induced in its secondary winding. The device for measuring forces contains a sinusoidal voltage source 1, a resistor 2, a current sensor 3, a magnetoelastic force sensor 4, two amplitude amplifiers 5 and 6, a voltage divider 7 and a measuring device 8, a sinusoidal voltage source i through a resistor and a current sensor 3 connected to the primary winding of the force sensor 4. The input of one amplitude extraction unit b is connected to the current sensor output, and the input of the other to the secondary winding of the force sensor, the outputs of the amplitude selection module 6 are connected to the corresponding inputs of voltage divider 7, the output of which is connected to measuring instrument 8 a. The resistance of resistor 2 is chosen so that it does not. less than 5 than. The order exceeded the maximum resistance of the primary refining of force sensor 4 and current sensor 3. In this case, the 3 force sensor winding force sensor 4 is provided with a sinusoidal nature of the flowing current, and therefore the intensity of the magnetic field H in the sensor magnetic circuit also has a sinusoidal shape. Electromotive force (EMF), e, induced on the secondary winding of the sensor is described by the expression -,., E. - - -WSg, () where Vj / is the secondary winding flux; WjS is the number of turns of the secondary winding and the cross section of the magnetic circuit; B - magnetic field induction. Induction C is related to the intensity HB, where ju is the magnetic permeability of the material from which the sensor is made. Taking into account the expressions () and (2), we can write the expression for the emf e - 3 () The current in the primary winding, and hence the magnetic field strength in the sensor, vary according to the sinusoidal law HH sinu) t. h «i where H is the amplitude of the intensity; ij - circular frequency; t is the process time. Therefore, the EMF reaches its maximum value at the point of transition of the value of H through zero at the highest rate of change of N. As a result, for the magnitude of the magnitude of the EMF E. from expression (3), we get the expression E / WS | HrT, p, 2, ..., nt 0 + KJr (4) From the expression (4) fi to where K WScO is the proportionality coefficient, the value is measured only at certain time points, due to which unambiguous dependence of the measured value of j is achieved force and the accuracy of the force measurement device is improved. Thus, the use of a signal amplitude extraction unit to measure the instantaneous value of the voltage of the secondary sensor winding, rather than the integral value, as in a device by a known method, improves the accuracy of the device, and the presence of a voltage divider allows you to use the same P f dependence (|) rather than the family of dependences F ((n) at various values of B, as a result of which there is no need to maintain a constant induction value in the core of the sensor when the force changes. Claims An apparatus for measuring force, comprising a magnetoelastic force sensor, in a primary winding circuit of which, connected to a sinusoidal voltage source, includes a current sensor.

A measuring device is connected to the secondary winding, characterized in that, in order to improve accuracy, two signal amplitude extraction units and a voltage divider are inserted into it, and the input of one amplitude separation unit is connected

to the output of the current sensor, and the input of the other to the secondary winding of the force sensor, the outputs of the amplitude amplification units are connected to the corresponding inputs of the dividing unit, to the output of which the measuring device is connected.

///P

(s.2