Устройство для измерения деформаций

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ, содержащее размещаемый в процессе измерений на обьекте контроля тензорезистор, измерительный блок и включенные между ними элементы связи, отличающеес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем измерения расстояния до объекта и повышения надежности, элементы связи выполнены в виде двух емкостных датчиков перемецения, каждый из которых соединен с одним из выводов тензорезистора, а измерительный блок выполнен в виде измерителя параметров комплексной величины.

COOS СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) 111) ЗА)) С 01 В 7 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ОССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3588298/25-28 (22) 04.05.83 (46) 23.07.84. Бюл. ¹ 27 (72) В.А.Алексеев, А.И.Мартяшин, И.Н.Фролов и В.И.Чернецов (71) Гензенский политехнический институт (53) 621.317.39:531.71 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 579548, кл. G 01 L 5/16, 1977

2. Авторское свидетельство СССР № 542921, кл. G 01 L 1/22, 1974 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ДЕФОРМАЦИЙ, содержащее размещаемый в процессе измерений на объекте контроля тензорезистор, измерительный блок и включенные между ними элементы связи, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей путем измерения расстояния до объекта и повышения надежности, элементы связи выполнены в виде двух емкостных датчиков перемещения, каждый иэ которых соединен с одним из выводов тензорезистора, а измерительный блок выполнен в виде измерителя параметров комплексной величины.

1104358

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для одновременного измерения двух механических величин, например деформации и линейного перемещения подвижного объекта, крутящего момента и осевого биения вала, продольной и поперечной леформации и пр.

Известно устройство для измерения !О пары механических величин (осевой силы и крутящего момента), содержащее датчик момента и датчик осевой силы, выполненный в виде стержней, соединенных между собой перемычкой (1) .

Недостатками этого устройства являются сложность и низкая точность, обусловленные необходимостью применения специального измерительного блока и контактных средств передачи измерительной информации.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения деформаций, 25 содержащее размещаемый в процессе измерений на объекте контроля тензорезистор, измерительный блок и включенные между ними элементы связи.

Элементы связи этого устройства выполнены в виде скользящих контактов (2) .

Недостатками известного устройства являются ограниченные функцио-нальные возможности, обусловленные 35 тем, что использование в качестве чувствительных элементов тензореэисторов не позволяет измерять линейные . перемещения подвижных объектов относительно внешней базы, а также низкая40 надежность, обусловленная использо- . ванием контактных элементов связи.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем измерения раСстояния до объек- 5 та и повышение надежности устройства.

Эта цель достигается тем, что в устройстве для измерения деформаций, содержащем размещаемый в процессе измерений на объекте контроля тензо" 50 резистор, измерительный блок и включенные между ними элементы связи, элементы связи выполнены в виде двух емкостных датчиков перемещения, каждый из которых соединен с одним из 55 выводов тензорезистора, а измерительный блок выполнен в виде измерителя параметров комплексной величины.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит размещенный на объекте контроля тенэорезистор 1, емкостные датчики 2 и 3 перемещений и измерительный блок 4. Один из электродов каждого датчика 2 и 3 закреплен на объекте контроля и электрически соединен с одним из выводов тензорезистора 1.

Второй электрод емкостного датчика 3 заземлен, а второй электрод емкостного датчика 2 подключен к входу измерительного блока 4, выполненного в виде измерителя двух параметров комплексной величины — емкости и активного сопротивления. Измерительный блок 4 включает в себя источник 5 импульсов тока, выход которого является входом измерительного блока 4, и подключенные к нему измеритель 6 мгновенных значений напряжения и дифференциатор 7. Быход измерителя 6 является первым выходом устройства, а выход дифференциатора 7 — вторым выходом устройства °

Устройство для измерения деформаций работает следующим образом.

Деформация контролируемого объекта под воздействием силы крутящего или изгибающего момента и прочих факторов воспринимается тензорезистором 1 и приводит к изменению его сопротивления.

Линейные перемещения объекта в направлении, параллельном:или перпендикулярном плоскости электродов емкостных датчиков 2 и 3 приводят к изменению величины их емкости.

Изменение параметров емкостно-резистивной цепи, состоящей из последовательно соединенных тензорезисторов 1 и емкостных датчиков 2 и 3, преобразовывается измерительным блоком 4 в сигнал .на первом выходе устройства, пропорциональный величине изменения активного сопротивления тензорезистора, соответствующей величине деформации объекта, и в сигнал на втором выходе., пропорциональный изменению емкости датчиков

2 и 3, однозначно связанный с величиной линейного перемещения.

Измерительный блок 4 работает следующим образом.

Через контролируемую цепь (тензо. резистор 1 и датчики 2 и 3) от исСоставитель И. Кислицин

Редактор Н.Лазаренко Техред М.Гергель Корректор А. Дзятко

Заказ 5201/28 Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 11 точника 5 пропускается импульс тока прямоугольной формы. Скачок напряжения на выводах этой цепи (на входе блока 4), соответствующий переднему фронту импульса тока, пропорциональный величине последовательного активного сопротивления этой цепи (сопротивлению тензорезистора 1) регистрируется измерителем 6 мгновенного значения напряжения и преобразовывается в сигнал на первый выход измерительного блока 4.

В течение интервала времени, соответствующего плоской вершине импульса тока, напряжение на выводах контролируемой цепи линейно растет со скоростью, обратно пропорциональ ной величине ее последовательно соединенных емкостей (датчики 2 и 3).

04358 4

Скорость изменения этого напряжения с помощью дифференциатора 7 преобразуется в пропорциональный сигнал на втором выходе измерительного блока, величина которого однозначно характеризует емкость цепи, а следовательно, и величину линейно-. го перемещения объекта.

Преимущества предлагаемого устройства обусловлены тем, что оно позволяет измерять линейные перемещения подвижного объекта контроля относительно внешней базы и таким образом обладает расширенными функциональными возможностями, а использование бесконтактных элементов связи, совмещенных с емкостными датчиками, позволяет повысить надежность устройства.