Принцип дії магнітопружного ваговимірювального пристрою.

де W – кількість витків котушки;

Zμ – магнітний опір магнітопроводу, який в свою чергу

дорівнює: ¾¾ ¾¾

Zμ =ÖR_м² + X_м ²,

де R_м = L / μμ₀S – так названий активний магнітний

опір магнітопроводу; L та S – довжина та площа

поперечного перерізу робочої (де знаходиться котушка)

Р_х частини осердя; μ та μ₀ – магнітна проникність матеріалу

осердя та повітря; X_м – реактивний опір котушки.

Рис 3. Таким чином, зміна магнітної проникності μ =f(P_x) під дією механічної сили P_x приводить до зміни магнітного опору осердя R_м і відповідним чином до зміни повного опору Z(x) котушки індуктивності. Залежність відносної магнітної проникності Δμ/μ від засилля Р_х має вигляд, приведений на рис 3. Живлення перетворювачів здійснюють, як правило напругою змінного струму частотою в межах 1÷2 кГц. Використовуються дві схеми ввімкнення магнітопружних ПВП: трансформаторна та дросельна.

Рис.4.Дросельний та рис. 5. пресдукторний магнітопружні перетворювачі

виготовленого шихтованим із нікелю чи сплавів нікелю та заліза, зумовленої дією механічної сили Q.

Осердя 2 прямокутної форми має чотири симетрично розміщені отвори, в яких намотані обмотки 1 та 3. Площини обмоток взаємно перпендикулярні. До обмотки 1 підводиться стабільна напруга змінного струму. За повної симетрії осердя з обмотками та ізотропності (із-за відсутності зусилля Q) матеріалу осердя, індуктивного зв’язку між обмотками не має, так як магнітний потік обмотки 1 не перетинає обмотку 3 (рис.5,б), тому вихідна напруга на її виході дорівнює нулю. Якщо на осердя 2 діє зусилля Q, то порушується ізотропність його матеріалу. Останній стає анізотропним, тобто, під дією пружних напружень змінюються магнітні властивості матеріалу осердя. Це приводить до зміни напруженості магнітного потоку обмотки 1 і частина цього потоку перетинає вихідну обмотку 3 (рис. 5,в), в якій наводиться напруга, яка пропорційна зусиллю Q, що діє на осердя.

При дросельній схемі (рис.6) ввімкнення індуктивність L_x магнітопружного ПВП та опір R_н навантаження з’єднуються із джерелом живлення послідовно, а величину R_н вибирають із урахуванням такого струму в утвореному ланцюгу, який не допускає насиченості осердя. Падіння напруги на опорі R_н і є корисним сигналом.

Точність вимірювання за допомогою магнітопружних ПВП обмежується похибками: пружного магнітного гістерезису, зміною температури матеріалу перетворювача та похибкою нелінійності. Найбільш суттєвою є похибка нелінійності, яку практично повністю усувають зусиллям Р_п початкового навантаження (рис.3) магнітопружний ПВП та диференціальною схемою його ввімкнення у схему вимірювання зусилля (рис.6).