Способ линеаризации характеристики магнитоупругих датчиков квадратного вида

Способ линеаризации характеристики магнитоупругих датчиков квадратного вида

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

п 528466

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Г (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.06.75 (21) 2148027/10 (51) М. Кл.- "G 01L 1/12

G 01G 3/15 с присоединением заявки М

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.09.76. Бюллетень М0 34

Дата опубликования описания 16.02.77 (53) УДК 531.781(088.8) (72) Автор изобретения

М. Н. Гуманюк

Институт автоматики (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЛИНЕАРИЗАЦИИ ХАРАКТЕРИСТИКИ

МАГНИТОУПРУГИХ ДАТЧИКОВ КВАДРАТИЧНОГО ВИДА

Изобретение относится к области измерительной техники.

Известен способ линеаризации выходных характеристик магнитоупругих датчиков (1) путем введения в магнитную цепь воздушного зазора определенной, величины. В этом случае магнитное сопротивление цепи представляет собой сумму нелинейного сопротивления ферромагнитного участка и большого линейного сопротивления воздушного зазора. Линейность характеристики существенно повышается, но при этом резко снижается чувствительность и увеличиваются другие составляющие погрешности измерения датчика: температурная погрешность, нестабильность параметров источников питания, магнитоупругий гистерезис и др.

Известен также способ линеаризации выходных характеристик датчика (2) путем сужения рабочего диапазона, например, предварительным нагружением. Поскольку в данном случае используют только часть линейной характеристики, то относительная величина погрешности от нелинейности уменьшается. Однако и в этом случае за счет сужения рабочего диапазона пропорционально увеличиваются другие составляющие погрешности.

Отмеченные недостатки частично устранены прои коррекции выходных характеристик в процессе нагружения датчика воздействием на его магнитную систему путем изменения одного из параметров тока намагничивания, а именно, повышения частоты тока намагничивания с последующим выделением гармони5 ческой составляющей сигнала датчика (1).

При этом значительное повышение линейности характеристики достигается только прн работе на первой гармонической составляющей, на которую приходится 60 — 80 мощно10 сти выходного сигнала, что также снижает чувствительность датчика. Кроме того, аппаратура, используемая для повышения частоты тока и выделения одной из гармонических составляющих, значительно усложняет изме15 рительную систему в целом и снижает ее надежность.

Для повышения точности измерения магнитоупругих датчиков за счет уменьшения погрешности измерения, обусловленной нели20 нейностью выходной характеристики датчика, по предлагаемому способу линеаризацию характеристики магнитоупругих датчиков с квадратичной составляющей того или иного знака, имеющей, например, вид

i = г, (1 + ЬР + qP ), где т — ток в обмотке датчика;

i0 — исходное значение тока при Р=0; и — коэффициент при линейном слагаемом;

528466 линейном

З0

60 с с (1+ b, Р:): q. P ) q — коэффициент при квадратичном члене;

P — измеряемая нагрузка, осуществляют путем воздействия, одновременно с началом нагружения на магнитопровод датчика дополнительным магнитным потоком, создаваемым подмагничивающим током, изменяющимся по зависимости, обратной квадратичной характеристике матнитоупругого датчика, определяемой из соотношения

, = ion(1+ Ь,Р k г/,Р ), где В, b, а/q,,/ = /q/.

На фиг. 1 показана функциональная схема аппаратурной реализации предложенного способа; на фиг. 2 — диаграмма изменения тока намагничивания в соответствии с измеряемой нагрузкой; на фиг. 3, 4 — графики линеаризации выходной характеристики магнитоупругого датчика.

На фиг. 1 показаны магнитоупругий датчик

1, содержащий мапнитопровод 2 с основной 3 и дополнительной 4 обмотками, источник питания 5, регистрирующий прибор 6, узел коррекции 7.

Практически величина приращения чувствительности с ростом нагрузки остается неизменной (фиг. 2), вследствие чего характеристика датчика может быть описа на, например, выражением вида

i = 4 (1 + bP + ЧР ), где / — ток в обмотке датчика при неизменном напряжении питания;

4 — исходное значение тока при Р=0;

b — коэффициент при линейном слагаемом, характеризующий чувствительность датчика на начальном участке характеристики; ч — коэффициент при квадратичном члене, характеризующий темп изменения чувствительности с .ростом нагрузки;

Р— измеряемая нагрузка.

Ток 1 при неизменной величине напряжения питания у эквивалентен проводимости. Нелинейность характеристики при этом объясняется замедлением или возрастанием темпа и-менения проводимости. Созданием одновременно с началом нагружения датчика в его магнитопро воде дополнительного магнитного потока током i „ïîäìàãíè÷èâàíèÿ, определяемым из соотношения где L и I — значения токов дополнительной обмотки, приведенные к основной обмотке по известным формулам пересчета;

b„— коэффициент при слагаемом; д;, — коэффициент при квадратичном слагаемом; при соблюдении условий b b. а )д„. = (ц(, обеспечивается пропорциональное приращение проводимости у и нагрузки P и тем самым линеаризуется выходная характеристика датчика.

Б качестве примера реализации предложенного способа рассмотрим случай, когда характеристика магнитоупругого датчика 1 вест вид

i=: - — i, (1 + bP — qP ), что соответствует кривым 1 (фиг. 3 и 4).

Б этом случае для линеаризации данной характеристики с помощью узла коррекции

7 и обмотки 4, соответственно включенной с обмоткой 3, подмагничиванием током /*„,,, определяемым из соотношения

i, = i„(1+ Ь Р вЂ” г/дР ) (см. фнг. 3, кривая 2) необходимо, чтобы коэффициент b>Wb, а

Чл= Ч

Кривые 1 и 2 суммируются, т. е, происходит компенсация отставания темпа изменения тока i в соответствии с приращением нагрузки и на выходе 6 получаем линейную характеристику (фиг. 3, кривая 3).

Приведенные графики показывают, что тех ническое решение по данному изобретению позволяет повысить точность измерений магнитоупругими датчиками за счет повышения степени линейности выходных характеристик; при этом данный способ и его аппаратурная реализация не оказывают влияния на увеличение температурной, гистерезисной и других составляющих погрешностей, Формула изобретения

Способ линеаризации характеристики магнитоупругих датчиков квадратичного вида путем воздействия на состояние магнитной системы датчика в процессе нагружения, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения точности измерения, нагружают датчик, при этом одновременно с началом нагружения в магнитопроводе датчика подмагничивающим током создают дополнительный магнитный поток, изменяющийся,по зависимости, обратной квадратичной характеристики магнитоупругого датчика.

Источники информации, мание при экспертизе:

1. Авт. св. СССР ¹ 247567, кл. G 011 1/12

1967.

2. Авт. св. СССР № 324520, кл. G 011 1/12, 1969.

528466

Составитель В. Зыль

Техред А. Овчинникова

Корректор Е. Хмелева

Редактор С. Хейфиц

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 450/5 Изд. № 1620 Тираж 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5