3 Бөлім. Магнитті анизотропты датчикті құрастыру
Заттың магниттік қасиеттері сыртқы механикалық кернеу әсерінен барлық бағытта түрлі қарқынмен және түрлі таңбамен сыртқы магнит өрісінің шамасына байланысты өзгеріске ұшырайды, яғни заттың магнитті анизотропиясы өзгереді. Магнитті анизотропты датчиктің жұмыс істеу принципі осыған негізделген. Датчиктер келесі түрде орналасады. Тұйықталған магнитті өткізгіште бір-біріне перпендикуляр екі орам орналасқан. Осы мақсатқа байланысты орамға арналған магнитті өткізгіште шаршының немесе төртбұрыштың бұрыштырында симметриялы түрде төрт қуыс жасалады (3.1 сурет).
3.1 Сурет – Шихтованді магнит өткізгішінің құрылысы
Әр орам диагонал бойынша қарама-қарсы қуысқа орналастырылады. Өлшенетін күш әр орам жазықтығына 450 бұрышпен түсіріледі. Магниттеуші w1 орамы айналмалы тоқ көзіне жалғанған, екінші w2 орамға өлшеуіш құрал жалғанған.
Магниттелген орам арқылы айнымалы тоқ жүріп өткен кезде магнитті ағым пайда болады. Егер датчиктің магнит өткізгіші магнитті анизотропты заттан жасалған және орамға арналған қуыстар симметриялы болса, күштің әсері жоқ кезде ағымның магнитті сызықтары тұйықтала келе өлшегіш ораммен қиылыспайды, яғни онда ЭҚК туғызбайды.Магнит өткізгішке түскен күш ондың магниттік қасиеттерінің өзгерісін туғызады. Соның салдарынан магнит ағымының тарау сипаттамасы өзгередіжәне магнит сызықтарының біразы өлшем орамын қиып өтіп, онда ЭҚК туғызады (3.2 сурет).
3.2 Сурет – Магнит өткізгішіндегі магнит ағынының орналасуы
Магнитті анизотропты датчиктің ерекшелігі датчиктің сезімтал элементі – магнит өткізгіш – өлщенетін күшті тікелей өзі қабылдайды. Бұл жағдай бұл датчиктердің басқа сезімтал элементі өлшенуші байланыс пен өңдеуші арасындағы өтпелі байланыс болып табылатын датчиктерден басым айырмашылығын көрсетеді.
Датчиктің ферромагнитті магнит өткізгіші негізгі өлшегіш түйін бола тұра өлшеу кезінде түрлі деформацияға ұшырауы мүмкін. Әсерді анықтауда магнитті анизотропты датчиктің бұл артықшылығы уақытқа қатысты барынша сенімді және тұрақты өлшем қорытындыларын алуға мүмкіндік туғызады.
Қазіргі кезде тәжірибе жүзінде әсерді өлшеудің келесі магнитті анизотропты датчиктер қолданылуда: жиырылмалы магнит өткізгішті датчиктер, созылмалы магнит өткізгішті датчиктер, біртұтас магнит өткізгішті датчиктер.
Жиырылмалы магнит өткізгішті датчиктер металлургия өндірісінде әсерді өлшеуде қолданылады: металдың прокат станы біліктеріне түсірген қысымын, жолақ керілісін, шихта мен металдың салмағын өлшеу және т.б. және ол 1-ден 1000 тоннаға есептелген.
Аз әсерлерді өлшеуде созылмалы магнит өткізгішті датчиктер барынша тұрақты түрде қолданылуда. Олардың негізгі артықшылығы – олардың қимасы аз және ұзындығы ұзын магнит өткізгіштерде қолданылу тұрақтылығы. Мұндай датчиктердің магнит өткізгіштерін бір пластинадан ғана жасауға болады, бұл жиырылмалы магнит өткізгішті датчиктер үшін орындалмайтын жағдай.
Екі түрлі магнит өткізгіштер болады: шихталған, яғни пластиналардан жиналған және біртұтас. Шихтовандалған магнит өткізгіштердің бірнеше кемшіліктері бар. Алдымен бұл механикалық төзімділігінің аздығы, шихтовандалған датчиктерде серпімді иілу мен пластиналар арасындағы үйкелістен болатын біршама гистерезистің болуы.
Шихтовандалған жүрекшелерін жасау технологиясы қиындығы мен көп еңбек сиымдылығын қажет етеді. Пластиналарда алдын ала штампалар жасалады немесе тесіктер тесіледі, соңынан оларға өлшегіш және магниттелген орамдар қондырылады. Пластиналар бір-біріне тығыз желімделеді және болт арқылы тартылады. Пластиналарда плитаның көмегі арқылы өлшенуші күш түсірілетін тірек болады.
Пакет беті, астыңғы және үстіңгі беті қырнап өңделеді. Пакеттің мыжылмауын болдырмау үшін пластиналардың қосылысы мықты, барынша біртұтас болуы керек. Өлшенетін күш үстіңгі плитаның аздаған жеріне түседі, сол үшін иілудің күштің магнит өткізгішіне біркелкі түсуі үшін плита барынша қалың болуы керек [6].
Датчиктердің өлшемі мен салмағын азайту, сенімділігін арттыру және магнит өткізгішінің мыжылуын болдырмау, гистерезисті азайту және эксплуатация жағдайын (ұру күштерінің болуы, ластану, температура өзгерісі) ескере отырып, магнит өткізгішінің құрылысын таңдауда біртұтас магнит өткізгіші артықшылыққа ие болды.
Біртұтас магнит өткізгіші датчигінің иілуге қарсылығы жоғары, сонымен қатар олар механикалық мықтылығымен бірге оларға жоғалып кететін аздаған гитерезис тән.
Құрылымы жағынан біртұтас магнит өлшегішті датчиктерді қолдану барынша жеңіл және сенімді. Олардың сезімталдығы шихтовандалған магнит өткізгіштерден төмен болғанымен, 50 кг артық әсерді өлшеуде өндірістік кедергілерге қарамастан шығудағы қуаты жеткілікті.
Таңдап алған сезімтал элемент сегізбұрыш түрінде жасалған (3.3 сурет). Сезімтал элемент ЖЖҚ орамынан - W1 негізгі және бір-біріне 90 0 –пен орналасқан W2-1, W2-2 орта орамнан тұрады. Және де олардың бірі механикалық әсер осьпен бағыттас орналасқан. Негізгі орам әр негізгі орамға 450 бұрышпен орналасқан.
