МАГНИТОУПРУГИЙ ДАТЧИК ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛАХ
MAGNETOELASTIC TRANSDUCER FOR DETERMINING MECHANICAL STRESSES IN FERROMAGNETIC MATERIALS

Изобретение относится к приборостроению, иеразрушающему контролю материалов, технической диагностике и может быть использовано в качестве накладных датчиков для определения механических напряжений в ферромагнитных материалах для оценки ресурсоемкости устройства агрегатов, работающих под нагрузкой.
Наиболее близким по техническому результату к заявляемому решению является магнитоупругий датчик для определения механических напряжений [патент №2073856, кл. G01N 27/80, опубл. 20.02.1997], который содержит корпус, установленные в нем сердечник с размещенными на нем возбуждающей и измерительной обмотками, при этом он снабжен двумя дополнительными сердечниками полосовой формы и размещенными на них соответственно двумя измерительными обмотками, а основной сердечник выполнен Н-образной формы, причем дополнительные сердечники установлены между полюсами основного симметрично его центральной части.
Недостатками известного датчика являются сравнительно большие размеры, что не позволяет вести измерения механической напряженности в локальных точках, сложность выделения скачков Баркгаузена, так как в обмотке полосовых сердечников возможно наведение электродинамических сил (ЭДС) с частотой возбуждения, а также слабая помехозащищенность от посторонних ЭДС.
Техническим результатом предлагаемого изобретения являются повышение помехоустойчивости и чувствительности измерений.
Указанный технический результат достигается тем, что магнитоупругий датчик для определения механических напряжений в ферромагнитных материалах содержит корпус, установленный в нем сердечник П-образной формы с размещенными на нем возбуждающей и контролирующей уровень возбуждения обмотками, а также дополнительный сердечник П-образной формы, на котором размещена измерительная обмотка, причем дополнительный сердечник установлен симметрично между полюсам основного сердечника так, что плоскость его перпендикулярна плоскости основного сердечника. Корпус магнитоупругого датчика выполнен из проводящего немагнитного материала, выполняющего функцию экрана и защиты от внешних помех. Плоскость сердечника с измерительной обмоткой перпендикулярна плоскости основного сердечника, и, поэтому, в нем практически не наводится ЭДС на частоте возбуждения, а ЭДС от скачков Баркгаузена при этом практически остается неизменной.
Магнитоупругий датчик для определения механических напряжений в ферромагнитных материалах состоит из корпуса 1, из двух П-образных магнитопроводов 2 и 3, причем магнитопровод 3 установлен в межполюсном пространстве магнитопровода 2 перпендикулярно к нему. В центре магнитопровода 2 намотана намагничивающая обмотка 4, ближе к полюсам этого же магнитопровода намотаны две последовательно соединенные обмотки 5 для контроля уровня возбуждения. На магнитопроводе 3 намотана измерительная обмотка 6 для измерения магнитного шума, создаваемого скачками Баркгаузена при перемагничивании контролируемого участка.
Магнитоупругий датчик работает следующим образом. Накладывают датчик па контролируемую поверхность, находящуюся под механическим давлением. Пропуская переменный ток частотой 20-30 Гц по намагничивающей обмотке, производят намагничивание контролируемой поверхности переменным электромагнитным нолем. По сигналу на выходе обмоток контроля уровня возбуждения обеспечивается требуемое значение величины электромагнитного поля намагничивания, которое затем поддерживается постоянным в процессе измерений. По среднеквадратичному значению магнитного шума или по числу скачков Баркгаузена, определяемым по измерениям на выходе измерительной обмотки, судят о величине механического напряжения. Для определения абсолютной величины механического напряжения используют тарировочные графики, полученные на эталонных образцах при известных в них механических напряжениях.