Устройство для измерения деформаций

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения статодинамических деформаций в элементах конструкций. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет измерения статических и динамических деформаций. Соединение тензорезисторов 1,9 через РПУ 3,11 с соответствующими входами инструментального усилителя 17 за счет преобразования в режиме покоя уровней падения напряжения на тензорезисторах 1,9, созданных источниками 2,10 питающих токов, в уровни напряжений, равные нулю, на выходе измерительного устройства дает возможность измерять статодинамические высокоскоростные упругопластические и пластические процессы деформирования. 1 ил.

СОЮЗ. СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s G 01 В 7/16

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4628363/25-28 (22) 29,12.88 (46) 30,11.90. Бюл. ¹ 44 (72) Л.Г.Потапов, Л.И.Колюпанов и С.В.ШаКИН (53) 531.781.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1492214, кл. G 01 В 7/16, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения статодинамических деформаций в элементах конструкций. Целью изобрете„„5U„„1610244 А1 ния является расширение функциональных возможностей за счет измерения статических и динамических деформаций. Соединение тензорезисторов 1, 9 через РПУ 3, 11 с соответствующими входами инструментального усилителя 17 за счет преобразования в режиме покоя уровней падения напряжения на тензорезисторах 1, 9, созданных источниками 2, 10 питающих токов, в уровни напряжений, равные нулю, на выходе измерительного устройства дает возможность измерять статодинамические высокоскоростные упругопластические и пластические процессы деформирования. 1 ил, 1610244

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения статодинамических деформаций в элементах конструкций.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет измерения статических и динамических деформаций, На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство для измерения деформаций содержит тензорезисхор 1 и параллельно соединенный с ним первый источник 2 отрицательного тока, плюсовая клемма которого и первый вывод тензореэистора 1 соединены общей шиной, а минусовая клемма и второй вывод тензорезистора 1 соединены с неинвертирующим входом первого регулируемого преобразователя 3 уровня (РПУ) отрицательного напряжения, выполненноro в виде неинвертирующего усилителя, инвертирующий вход которого соединен через резистор 4 с выходом первого РПУ 3, а через резистор 5 — с выходом первого повторителя 6 напряжения (ПН), вход которого соединен со средней точкой потенциометра 7, подключенного первым выводом к плюсовой клемме первого источника 8 напряжения и к общему проводу, а вторым выводом — к минусовой клемме первого источника 8 напряжения, тензореэистор 9, параллельно соединенный с вторым источником 10 положительного тока, минусовая клемма которого и первый вывод тензорезистора 9 соединены общей шиной, а плюсовая клемма и второй вывод тензорезистора 9 соединены с неинвертирующим входом второго

РПУ 11 положительного напряжения, выполненного в виде неинвертирующего усилителя, инвертирующий вход РПУ 11 соединен через резистор 12 с выходом второго РПУ 11, а через резистор 13 — с выходом второго ПН 14 вход которого содинен со средней точкой потенциометра 15. подключенного первым выводом к минусу второго источника 16 напряжения и к общему проводу, а вторым — к плюсовой клемме второго источника 16 напряжения, выходы первого и второго РПУ 3 и 11 подключены к соответствующим входам инструментального усилителя 17.

П Н 6 и 14 устраняют влияние изменения сопротивления потенциометров 7 и 15 при их регулировании и могут быть выполнены на операционном усилителе со 100-процентной отрицательной обратной связью по напряжению.

Устройство работает следующим образом.

50

В режиме покоя равные по величине, но разные по знаку источники 2 и 10 тока создают в соответствующих тензорезисторах

1 и 9 рабочий ток !1 = 9 = !, а при равенстве сопротивлений тенэорезисторов 1 и 9 на них образуются начальные падения напряжения 01 = !1 R1 = R= U и U9= !9 R9=

l R = U. Тензореэисторы 1 и 9 соединены между собой последовательно, поэтому плюс начального напряжения U1 соединен с минусом начального напряжения 09 и с общим проводом, а начальное падение напряжения на других выводах тензореэисторов 1 и 9 равно сумме U1 + U9 = 2U.

Присутствие начального напряжения на входах инструментального усилителя 17 устраняется с помощью РПУ 3 и 11. Оно приложено к их неинвертирующим входам, Со средних точек потенциометров 7 и 15, на которые нагружены источники 8 и 16 напряжения, подается напряжение регулирования к неинвертирующим входам ПН 6 и 14, Напряжение с выходов ПН 6 и 14 делится резисторами 4, 5 и 12, 13, и часть его прикладывается к инвертирующим входам

РПУ 3 и 11. Оно должно иметь ту же полярность, что и напряжение на неинвертирующих входах соответствующих РПУ 3 и 11.

Вращая ручки потенциометров 7 и 15, обеспечивают равенство напряжений на инвертирующих и неинвертирующих входах

РПУ 3 и 11 до тех пор, пока их выходные напряжения не станут равными нулю, что позволяет установить необходимое усиление инструментального усилителя 17 при сохранении гальванической связи тенэорезисторов 1 и 9 с его входами.

При высокоскоростном пластическом (статодинамическом) деформировании элементов конструкции тензорезисторы 1 и 9, установленные в одной точке рядом параллельно друг другу в одной плоскости, испытывают один вид деформаций и приобретают синфазные и равные по амплитуде приращения сопротивлений R1 = R9=

= R. Равные по амплитуде, но разные по знаку токи источников 2 и 10 тока создают на тензорезисторах 1 и 9 равные по амплитуде противофазные приращения напряжений 601 =Ь U9 = Л R. Например, при деформации растяжения, когда hR О, у обоих тензорезисторов 1 и 9 напряжение приращения Л Ui плюсом соединяется с минусом противофазного напряжения при5 ращения 609 и с общим проводом; два других вывода тензорезисторов 1 и 9 приобретают суммарное напряжение, так как тензорезисторы 1 и 9 соединены после довательно и ЛU1+ Л09 = 2! ЛЯ. При этом

1610244

Составитель В, Писаревский

Техред М.Моргентал Корректор И. Эрдейи

Редактор А. Огар

Заказ 3727 Тираж 503 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 минус напряжения приращения Л Ui поступает на инвертирующий вход инструментального усилителя 17 без изменения фазы через неинвертирующий вход РПУ 3 с его выхода увеличенным до значения Л01 КЗ, где КЗ вЂ” коэффициент усиления РПУ 3, Плюс напряжения приращения Л 09 поступает на неинвертирующий вход инструментального усилителя 17 без изменения фазы через неинвертирующий вход РПУ 11 с его выхода увеличенным до значения

Л09 К11, где К11 — коэффициент усиления РПУ 11. Коэффициенты усиления РПУ

3 и 11 выбраны равными КЗ = К11 = К и малыми по величине. Тогда напряжения на выходах РПУ 3 и 11 равны Л U ) КЗ =а09

К11 = Л U. На входы инструментального усилителя 17 поступает полное напряжение приращения, образованное на тензорезисторах 1 и 9 при их деформировании, равное 0 х=Л01 КЗ+Л09 К11=21 Л R К, Формула изобретения

Устройство для измерения деформаций, содержащее два тензорезистора, два источника тока, параллельно соединенные с cooTBBTGTBóþùèìè тензорезисторами, одни выводы источников тока и тензорезисторов объединены общей шиной, а другие соединены в первый и второй выходные проводы соответственно, первый источник тока соединен с первым тензорезистором, плюсом — с общим проводом, минусом — с первым выходным, а второй источник тока соединен с вторым тензорезистором, минусом — с общим проводом, плюсом — с вторым выходным проводом. и инструментальный усилитель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с

5 целью расширения функциональных возможностей за счет измерения статических и динамических деформаций, оно снабжено двумя источниками напряжения, двумя повторителями напряжения, двумя потенцио10 метрами, резисторами и двумя регулируемыми преобразователями уровня, выполненными в виде первого и второго неинвертирующих усилителей, неинвертирующие входы которых соединены с соот15 ветствующими выводами тензорезисторов, а инвертирующий вход каждого усилителя через соответствующий резистор соединен с его выходом и через другой резистор — с выходом соответствующего повторителя на20 пряжения, вход каждого повторителя напряжения соединен со средней точкой соответствующего потенциометра, первый вывод первого потенциометра соединен с минусовой клеммой первого источника напряжения, второй вывод — с его плюсовой клеммой и с общей шиной, первый вывод второго потенциометра соединен с плюсовой клеммой второго источника напряжения, второй вывод — с его минусовой клеммой и с общей шиной, а выходы первого и второго регулируемых преобразователей уровня соединены с соответствующими входами инструментального усилителя.