проникність речовини то при заданій напруженості поля H зміна індукції У еквівалентно зміні магнітної проникності.
Зміна індукції або магнітної проникності в феромагнітних тілах при дії на них сили називається Магнитоупругие ефектом.
Розглянуте явище використовується для перетворення механічної сили в електричну величину.
Один з можливих типів Магнитоупругие перетворювача представлений на малюнку 1.1, а. Він являє собою феромагнітний сердечник з намотаною на ньому котушкою. При дії сили - F в матеріалі сердечника виникає механічне напруження Пѓ, змінюється Ој r отже, і магнітне опір сердечника R M , а також індуктивність котушки L. Формула перетворень має вигляд
F в†’ Пѓ в†’ Ој в†’ R M в†’ L. (1.2)
Магнитоупругие перетворювачі можуть мати дві обмотки (малюнок 1.1, б). Такі перетворювачі є трансформаторними. При дії сили внаслідок зміни магнітної проникності змінюється взаємна індуктивність М між обмотками і ЕРС вторинної обмотки Є. Формула перетворення має вигляд
F в†’ Пѓ в†’ Ој r в†’ R M в†’ М в†’ Є. (1.3)
При розрахунку перетворювача і його чутливості потрібно відповідно до законів і правилами механіки розрахувати механічні напруги Пѓ в елементах конструкції і їх залежність від вимірюваної сили Пѓ = Пѓ (F).
В
Малюнок 1.1-Магнитоупругие перетворювачі
Залежність Ој r = Ој r (Пѓ) в феромагнітних речовинах в загальному випадку нелінійна. Однак при невеликих механічних напругах можна вважати, що відносне зміна магнітної проникності пропорційно Пѓ:
О· = О”Ој/Ојrном = SОјПѓ, (1.4)
де О”Ој = Оњ r - Ој r ном ;
Ој r - значення магнітної проникності при впливі Пѓ;
Ој r ном - номінальна магнітна проникність при Пѓ = 0;
S Ој - чутливість матеріалу.
Магнітна проникність Ој r ном залежить від напруженості поля Н. Для збільшення О”Ој доцільно працювати за таких Н, при яких Ој r ном максимальна. Найбільшу чутливість SОј мають железонікелевие сплави, меншу - железокобальтовие сплави і кремнієві сталі.
Знаючи конфігурацію і розміри перетворювача і залежність магнітної проникності Ој r від вимірюваної сили F, можна визначити залежність опору магнітного ланцюга, а також індуктивності L або коефіцієнта взаємоиндукції Оњ перетворювача
L = w 2 /R M ; Оњ = w 1 w 2 /R M (1.5)
Магнітопровід перетворювача слід робити без повітряних зазорів. Навіть пришліфованою один до одного стики муздрамтеатру мають велике магнітне опір і зменшують чувствігель-ність перетворювача. При дії вимірюваної сили повітряні зазори змінюються, що призводить до виникнення похибки.
В
Малюнок 1.2 - Магнітне поле створюване обмоткою харчування
При низьких частотах живлячої напруги або у разі, коли сердечник зібраний з досить тонких пластин, магнітне поле рівномірно заповнює всі переріз перетворювача і поверхневий ефект виражений слабо. При сильно вираженому поверхневому ефекті магнітне опір збільшується, а чутливість зменшується.
Кращими метрологічними характеристиками володіє маг-нітоанізотропний трансформаторний перетворювач, схема якого показана на малюнку 1.1, в. Поки вимірювана сила не діє, магнітопровід такого перетворювача магнітоізотропен: його магнітна проникність однакова у всіх напрямках. Під дією механічних напруг магнітна проникність змінюється в напрямку напруги. Це змінює магнітне опір матеріалу в тому ж напрямку. Під дією механічних напруг матеріал стає магнітоанізотропним.
Перетворювач зібраний з пакету пластин, що мають чотири отвори. В отворі укладені дві обмотки: харчування w 1 і вимірювальна w 2 . Вони розташовані під кутом 45 В° до напрямку дії сили і під кутом 90 В° один до одному. За відсутності вимірюваної сили F магнітне поле, створюване обмоткою харчування w 1 , спрямоване паралельно виткам вимірювальної обмотки w 2 і не заходить в неї (рисунок 1.2, а). У вимірювальній обмотці ЕРС не індуцируется. Під дією вимірюваної сили магнітна проникність в напрямку її дії змінюється і змінюється магнітне опір в тому ж напрямку. Це деформує магнітне поле (малюнок 1.2, б). Магнітний потік пронизує вимірювальну обмотку і індукує в ній ЕРС E 2 , пропорційну діючій силі. br/>В
Малюнок 1.3 - Схема включення трансформаторного магнітоанізотропного перетворювача
Схеми включення. Магнитоупругие індукційні перетворювачі включаються до мостові вимірювальні ланцюга. У плече, суміжне з вимірювальним перетворювачем, включається такий же перетворювач для компенсації адитивних, похибок...
