Тензометрический датчик и система определения пространственного положения таких датчиков

Изобретения относятся к измерительной технике, в частности к конструкции тензометрического датчика, системе определения его пространственного положения, способу определения его пространственного положения и измерительной системе с использованием тензометрического датчика. Тензометрический датчик (1) содержит подложку (2) для установки элемента (3), подвергаемого обратимому удлинению под действием силы, прикладываемой во время изменения сопротивления указанного элемента (3), и выполненного с возможностью удлинения вдоль измерительной оси указанного датчика. Согласно настоящему изобретению тензометрический датчик (1) содержит, по меньшей мере, один контрастный объект (5, 6), выполненный с возможностью отражения падающего светового пучка и расположенный на датчике (1) в заданном положении по отношению к измерительной оси (4) тензометрического датчика (1) и по отношению к центру тензометрического датчика (1), что обеспечивает возможность определения центра и измерительной оси (4) тензометрического датчика (1) путем обнаружения положения указанного, по меньшей мере, одного контрастного объекта (5, 6), который представляет собой светоотражающий объект. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к тензометрическому датчику, положение и ориентация которого на поверхности объекта могут быть определены оптическим путем. Изобретение также относится к системе и способу определения пространственного положения подобных датчиков, расположенных на поверхности объекта, такого как конструкция летательного аппарата.

Известны прочностные испытания, проводимые для всего летательного аппарата для подтверждения прогнозирующих расчетов надежности, предварительно выполненных средствами компьютерного моделирования, прочностных характеристик новых авиационных конструкций (крылья летательных аппаратов и т.п.). Указанные прогнозирующие расчеты позволяют производителям заранее принимать стратегически важные решения в отношении разрабатываемых устройств.

Данные прочностные испытания обычно включают два типа испытаний: испытания на статическую нагрузку и испытания на динамическую усталость. В рамках указанных испытаний исполнительные механизмы создают нагрузки, которые прикладываются к конструкции летательного аппарата, для того чтобы, например, воссоздать определенные нагрузки, возникающие в полете.

Осуществляется постоянный контроль поведения конструкции в ответ на указанные нагрузки посредством датчиков, расположенных на поверхности конструкции, проходящей испытания.

Указанные датчики представляют собой тензометрические датчики, также известные как датчики напряжения; каждый датчик измеряет местную деформацию, испытываемую конструкцией.

Каждый из указанных тензометрических датчиков содержит элемент, выполненный с возможностью испытывать обратимое удлинение под действием силы, прикладываемой во время изменения сопротивления указанного элемента. Удлинение возникает вдоль оси, определяющей измерительную ось датчика. Измеряя эти малые колебания в сопротивлении, можно отследить деформации, возникающие в области измерения датчика в конструкции, проходящей испытания.

Однако для испытаний крупных объектов необходимо некоторое количество датчиков, обычно более 1000, вследствие чего используют многоканальные и специализированные системы сбора данных.

Учитывая, что каждый из датчиков устанавливается вручную на конструкции квалифицированными рабочими, данная операция установки является особенно трудоемкой, тем более что каждый датчик должен быть подключен к сети и откалиброван.

Каждый датчик должен быть помещен в точно определенное место на конструкции с тем, чтобы соответствовать проведенным вычислениям, а также должен быть обнаружен отдельно для сопоставления измерения с конкретной областью испытываемой конструкции.

Однако в расположении отдельных датчиков могут наблюдаться неточности, что приводит, например, к неточности в угловой ориентации измерительной оси указанных датчиков или даже неточности в их фактическом положении по отношению к их расчетному положению.

Эти неточности приводят к остаточным отклонениям, что нарушает сопоставление рассчитанной прочности и фактической прочности частей конструкции.

Следовательно, предпочтительно использовать систему, которая может легко определять точное положение и ориентацию датчиков на реальной конструкции для обеспечения более точного сопоставления поведения реальной конструкции с рассчитанными с помощью компьютерного моделирования показателями.

Таким образом, задача настоящего изобретения состоит в обеспечении наличия тензометрического датчика, который является простым в исполнении и использовании, который требует меньше затрат и который обеспечивает возможность точного определения положения датчика на поверхности конструкции в дополнение к его измерительной оси.

Изобретение также относится к системе и способу определения пространственного положения тензометрических датчиков, которые расположены на внешней поверхности объекта, такого как летательный аппарат, которые являются простыми в исполнении и в использовании, а также которые являются надежными и которые обеспечивают возможность обнаружения положений датчиков на поверхности объекта в реальном времени.

Для решения этой задачи предложено настоящее изобретение, которое относится к тензометрическому датчику, содержащему подложку для установки элемента, выполненного с возможностью испытывать обратимое удлинение под действием силы, прикладываемой во время изменения сопротивления указанного элемента, причем указанный элемент удлиняется вдоль измерительной оси датчика.

Тензометрический датчик согласно настоящему изобретению содержит по меньшей мере один контрастный объект, выполненный с возможностью отражения падающего светового пучка и расположенный на указанном датчике в заданном положении, что обеспечивает возможность определения центра и измерительной оси указанного датчика путем обнаружения положения указанного по меньшей мере одного контрастного объекта.

Предпочтительно, чтобы данная операция обнаружения, состоящая в обнаружении положений контрастных объектов, а следовательно, и датчиков, осуществлялась путем проекции светового изображения, выдаваемого источником света, например лазерным источником света, на поверхность объекта, и последующего обнаружения отражения указанного светового изображения конструкцией и объектами.

В различных вариантах реализации данного тензометрического датчика настоящее изобретение также относится к следующим параметрам, которые должны приниматься во внимание в отдельности или в соответствии с любым технически возможным сочетанием:

- указанный по меньшей мере один контрастный объект расположен на внешней поверхности подложки, поддерживающей указанный тензометрический датчик,

Указанный по меньшей мере один контрастный объект может быть, таким образом, напрямую встроен в тензометрический датчик.

В другом варианте этот или эти контрастные объекты могут выступать в качестве дополнительных компонентов. Только в целях пояснения, этот или эти контрастные объекты могут быть помещены на основание, такое как накладка, причем указанное основание содержит отверстие для установки тензометрического датчика, так что контрастный объект или объекты оказываются расположены по периметру датчика, который непосредственно соприкасается с поверхностью измеряемого объекта. Основание может иметь С-образную, U-образную или Т-образную форму или даже квадратную или прямоугольную форму и центральное отверстие, совпадающее по размерам с размерами датчика.

Тензометрический датчик содержит отдельный контрастный объект, содержащий по меньшей мере один маркирующий элемент для определения измерительной оси данного тензометрического датчика.

Только в целях пояснения, данный контрастный объект представляет собой диск, содержащий канавку, определяющий измерительную ось тензометрического датчика. В другом варианте контрастный объект может иметь форму эллипса или крестообразную форму, где одна из осей эллипса или одно из плечей креста соответственно задают измерительную ось тензометрического датчика.

Таким образом, положение центра тензометрического датчика задается заранее и известно по отношению к центру контрастного объекта.

Тензометрический датчик содержит два контрастных объекта, выровненных вдоль измерительной оси и расположенных равноудаленно от центра указанного тензометрического датчика.

Тензометрический датчик содержит три невыровненных контрастных объекта, расположенных на внешней поверхности указанной подложки таким образом, что обеспечена возможность определения центра тензометрического датчика способом триангуляции, причем один из этих контрастных объектов имеет форму, отличную от формы двух других контрастных объектов, и/или имеет размеры, отличные от их размеров, и расположен на измерительной оси, проходящей через центр указанного датчика.

Эти контрастные объекты представляют собой кругообразные светоотражающие объекты.

Кроме того, датчики содержат идентификационный элемент, расположенный на внешней поверхности указанной подложки и обеспечивающий возможность обнаружения каждого из датчиков в отдельности.

Идентификационный элемент может представлять собой этикетку, содержащую отчетливо написанный идентификационный код, например штрихкод, причем параметры этого идентификационного кода внесены в базу данных для сопоставления положения датчика и его идентификационного элемента. Предпочтительно, данная этикетка содержит полуперманентную клейкую поверхность на обратной стороне. В качестве варианта, этикетка может содержать металлическую рамку, выполненную из сплава с определенным составом, реагирующую только на заданную частоту.

Наконец, настоящее изобретение относится к системе для определения пространственного положения тензометрических датчиков, расположенных на внешней поверхности элемента конструкции.

Предложенная система согласно настоящему изобретению характеризуется тем, что:

- тензометрические датчики представляют собой вышеописанные тензометрические датчики,

- указанная система содержит оптическую измерительную систему для определения пространственного положения контрастных объектов или контрастного объекта в области контроля этой измерительной системы для каждого из указанных тензометрических датчиков в системе координат, связанной с элементом конструкции, и

- вычислительный блок для определения на основании пространственного положения этих контрастных объектов, расположенных в области контроля, положения центра каждого из тензометрических датчиков и ориентации указанного каждого датчика в системе координат, связанной с элементом конструкции.

Оптическая измерительная система представляет собой бесконтактную измерительную систему.

В других вариантах реализации данной системы для определения положения настоящее изобретение также относится к следующим параметрам, которые должны приниматься во внимание в отдельности или в соответствии с любым технически возможным сочетанием:

- оптическая измерительная система также содержит устройство для считывания информации с каждого из указанных идентификационных элементов для того, чтобы сопоставить идентификационные элементы датчиков с положением центра каждого датчика и ориентацией указанного каждого датчика в системе координат, связанной с элементом конструкции.

Идентификационный элемент датчика может содержать две этикетки, соединенные между собой разделительной линией, например линией наименьшего сопротивления или линией отрыва, так что этикетка может быть отсоединена и прикреплена к проводам датчика. Каждая из этих этикеток содержит, таким образом, один и тот же идентификационный код.

Оптическая измерительная система содержит самопозиционирующийся портативный датчик для пространственных измерений, содержащий лазерное проекционное устройство, пару по меньшей мере из двух линз и фотодетекторов, причем указанный датчик выполнен с возможностью формирования двумерных изображений от каждого фотодетектора, и по меньшей мере один блок обработки изображений для обработки указанной пары двумерных изображений.

В данном документе «самопозиционирующийся» означает, что система постоянно вычисляет свое положение и ориентацию на основании результатов наблюдений, получаемых при сканировании геометрии поверхности элемента конструкции. Для этого в системе используется способ триангуляции и содержится датчик, который обнаруживает точки на двумерной поверхности, возникающие при отражении лазерного излучения от поверхности элемента конструкции, и двумерные элементы определения положения, создаваемые при контроле элементов определения положения.

Предпочтительно оптическая измерительная система содержит измерительный датчик, содержащий проекционное устройство светового излучения для формирования светового изображения на поверхности указанного элемента конструкции по меньшей мере в области контроля, пару камер для получения пары двумерных изображений указанного светового изображения на поверхности элемента конструкции и по меньшей мере части элементов определения положения и систему координат измерительного датчика, причем указанные элементы определения положения соединены с элементом конструкции, так что элемент конструкции, а следовательно, и система координат элемента конструкции, могут перемещаться в пространстве, тогда как элементы для определения положения не перемещаются на элементе конструкции.

Датчик также содержит блок обработки изображения для извлечения из указанной пары двумерных изображений двух последовательностей точек двумерных поверхностей, образующихся от светового узора, и двух последовательностей двумерных элементов определения положения, образующихся из указанной по меньшей мере части последовательности элементов определения положения. Датчик также содержит вычислительный блок точек трехмерной поверхности для вычисления точек трехмерной поверхности в указанной системе координат измерительного датчика на основании двух последовательностей точек двумерной поверхности. Датчик также содержит вычислительный элемент трехмерного элемента определения положения для вычисления трехмерных элементов определения положения в указанной системе координат измерительного датчика на основании двух последовательностей двумерных элементов определения положения. Датчик также содержит сопрягающее устройство элементов определения положения для вычисления с помощью компьютера параметров преобразования для описания пространственного преобразования между указанной системой координат измерительного датчика и системой координат элемента конструкции, путем постановки в соответствие элементов между указанными вычисленными трехмерными элементами определения положения в указанной системе координат измерительного датчика и опорными трехмерными элементами определения положения в указанной системе координат элемента конструкции, причем указанные опорные трехмерные элементы определения положения получают на основании предыдущих результатов наблюдений. Датчик также содержит преобразователь точек трехмерной поверхности для преобразования указанных вычисленных точек трехмерной поверхности в указанной системе координат измерительного датчика в преобразованные точки трехмерной поверхности в указанной системе координат элемента конструкции путем использования параметров преобразования, преобразователь трехмерного элемента определения положения для преобразования указанных трехмерных элементов определения положения в указанной системе координат измерительного датчика в преобразованные трехмерные элементы определения положения в указанной системе координат элемента конструкции путем использования параметров преобразования и формирователь опорных элементов определения положения для накопления указанных трехмерных элементов определения положения для последующего использования и увеличения последовательности опорных трехмерных элементов определения положения. Подобная оптическая измерительная система описана в патентной заявке WO 2006/094409, поданной от имени CREAFORM Inc. Company.

В этой связи, пространственное портативное лазерное сканирующее устройство, поставляемое на рынок под названием HANDYSCAN 3D и производимое компанией CREAFORM Inc. company, Bélair Street, Lévis, Quebec G6V 6K9 CANADA, подходит для использования в этом изобретении.

Места поверхности в области контроля, получаемые проекцией светового изображения и обеспечивающие возможность определения геометрических характеристик элемента конструкции, содержат, в частности, контрастные объекты для каждого датчика.

Предпочтительно эти элементы определения положения являются элементами, присущими элементу конструкции или другим элементам.

Оптическая измерительная система содержит беспроводной передатчик для передачи пары двухмерных изображений от пространственного портативного измерительного датчика в блок обработки изображений,

- вычислительный блок соединен с запоминающим устройством, содержащим по меньшей мере один файл, получающий информацию о положении и ориентации каждого датчика в системе координат, связанной с указанным элементом конструкции в дополнение к результату измерения изменения в сопротивлении и к возможному обнаружению указанного датчика.

Наконец, изобретение относится к силоизмерительной системе элемента конструкции, которая содержит набор тензометрических датчиков, которые располагают на внешней поверхности указанного элемента конструкции, так что каждый один из тензометрических датчиков измеряет силу, прикладываемую к области указанного элемента конструкции, с которой тензометрический датчик находится в контакте, как изменение электрического сопротивления указанного тензометрического датчика, и блок электрической схемы, соединенный с указанным тензометрическим датчиком и преобразующий изменение сопротивления в выходной сигнал.

Силоизмерительная система согласно настоящему изобретению характеризуется тем, что:

- тензометрические датчики представляют собой вышеописанные тензометрические датчики,

- указанная система содержит оптическую измерительную систему для определения в области контроля этой измерительной системы пространственного положения контрастных объектов или контрастного объекта для каждого из указанных тензометрических датчиков в системе координат, связанной с элементом конструкции, и

- вычислительный блок для определения на основании пространственного положения контрастных объектов, расположенных в области контроля, положения центра каждого из тензометрических датчиков датчика и ориентации указанного каждого датчика в системе координат, связанной с элементом конструкции.

Изобретение далее описано более подробно со ссылкой на фигуру 1, на которой представлен тензометрический датчик согласно одному из предпочтительных вариантов реализации настоящего изобретения.

На чертеже представлен вид сверху тензометрического датчика по одному из предпочтительных вариантов реализации настоящего изобретения. Тензометрический датчик 1 содержит подложку 2 для монтажа элемента 3, предназначенного для обратимого удлинения под действием силы, прикладываемой во время отображения изменения сопротивления указанного элемента, указанный элемент 3 удлиняется вдоль измерительной оси 4 датчика.

Подложка 2 может быть гибкой изолирующей подложкой и может испытывать деформации конструкции, на данную подложку может быть нанесено покрытие для защиты элемента 3, предназначенного для удлинения.

Датчик 1 содержит два контрастных объекта 5 и 6, выполненных с возможностью отражения падающего светового пучка, причем контрастные объекты размещены на внешней поверхности поддерживающей подложки 2 в заданном месте, что обеспечивает возможность определения расчетного центра и измерительной оси 4 тензометрического датчика путем оптического определения положения контрастных объектов 5 и 6.

Указанные два контрастных объекта 5 и 6 выровнены вдоль измерительной оси 4 датчика и расположены равноудаленно от расчетного центра тензометрического датчика 1 таким образом, что определение указанных объектов 5 и 6 обеспечивает возможность простого определения положения центра и измерительной оси датчика 1. В данном примере эти контрастные объекты 5 и 6 представляют собой кругообразные светоотражающие объекты.

Предпочтительно, чтобы процесс обнаружения для определения положения контрастных объектов 5 и 6 осуществлялся путем проекции светового изображения, выдаваемого портативным пространственным лазерным сканирующим устройством, на поверхность указанных объектов и путем обнаружения отражения указанного светового изображения элементом конструкции и контрастными объектами 5 и 6 датчиков 1.

Кроме того, датчик содержит идентификационный элемент 7, помещенный на внешней поверхности подложки 2, указанный идентификационный элемент 7 обеспечивает возможность обнаружения каждого датчика 1 в отдельности. В данном варианте идентификационный элемент 7 представляет собой этикетку, содержащую штрихкод.

Оптическое считывающее устройство, выполненное на портативном пространственном лазерном сканирующем устройстве, одновременно определяет положение контрастных объектов 5 и 6 в системе координат, связанной с элементом конструкции летательного аппарата.

Указанное портативное пространственное лазерное сканирующее устройство выполнено самопозиционирующимся и обеспечивает возможность определения положения контрастных объектов 5 и 6 в реальном времени.

Только в целях пояснения, световое изображение, проектируемое данным пространственным лазерным сканирующим устройством на поверхности элемента конструкции, может быть крестообразным.

Изобретение также относится к способу определения пространственного положения тензометрических датчиков, расположенных на внешней поверхности элемента конструкции. Каждый указанный тензометрический датчик содержит подложку для установки элемента, выполненного с возможностью испытывать обратимое удлинение под действием силы, прикладываемой во время изменения сопротивления указанного элемента, указанный элемент удлиняется вдоль измерительной оси датчика.

Каждый из этих тензометрических датчиков содержит по меньшей мере один контрастный объект, выполненный с возможностью отражения падающего светового пучка, причем эти контрастные объекты расположены на датчиках в заданном положении, что обеспечивает возможность определения центра и измерительной оси указанного датчика путем определения положения указанного по меньшей мере одного контрастного объекта.

Задается система координат, связанная с элементом конструкции. Оптическая измерительная система перемещается на внешней поверхности элемента конструкции, определяя в области контроля системы пространственное положение контрастного объекта (объектов) каждого из указанных тензометрических датчиков в указанной системе координат.

На основании пространственного положения контрастных объектов, расположенных в области контроля, определяют положение центра каждого из датчиков в дополнение к ориентации указанного каждого датчика в системе координат, связанной с элементом конструкции.

Предпочтительно, чтобы идентификационный элемент каждого тензометрического датчика, расположенный в области контроля, определялся в одно и то же время.

1. Тензометрический датчик (1), содержащий:
подложку (2) для установки элемента (3), подвергаемого обратимому удлинению под действием силы, прикладываемой во время изменения сопротивления указанного элемента (3), и выполненного с возможностью удлинения вдоль измерительной оси указанного датчика (1),
причем тензометрический датчик (1) характеризуется тем, что он содержит по меньшей мере один контрастный объект (5, 6), выполненный с возможностью отражения падающего светового пучка и расположенный на указанном датчике (1) в заданном положении по отношению к измерительной оси (4) тензометрического датчика (1) и по отношению к центру этого тензометрического датчика (1), что обеспечивает возможность определения центра и измерительной оси (4) тензометрического датчика (1) путем обнаружения положения указанного по меньшей мере одного контрастного объекта (5, 6), который представляет собой светоотражающий объект.

2. Датчик по п. 1, характеризующийся тем, что он содержит отдельный контрастный объект (5, 6), содержащий по меньшей мере один маркирующий элемент для определения измерительной оси (4) тензометрического датчика (1).

3. Датчик по п. 1, характеризующийся тем, что он содержит два контрастных объекта (5, 6), выровненных вдоль указанной измерительной оси (4) и расположенных равноудаленно от центра тензометрического датчика (1).

4. Датчик по п. 1, характеризующийся тем, что он содержит три невыровненных контрастных объекта (5, 6), расположенных на внешней поверхности подложки (2) таким образом, что обеспечена возможность определения центра тензометрического датчика (1) способом триангуляции, причем один из указанных контрастных объектов (5, 6) имеет форму, отличную от формы двух других контрастных объектов (5, 6), и/или размеры, отличные от их размеров, и расположен на измерительной оси (4), проходящей через центр тензометрического датчика (1).

5. Датчик по п. 1, характеризующийся тем, что контрастные объекты (5, 6) представляют собой кругообразные светоотражающие объекты.

6. Датчик по любому из пп. 1-5, характеризующийся тем, что он также содержит идентификационный элемент (7), расположенный на внешней поверхности подложки (2) и обеспечивающий возможность индивидуальной идентификации указанного датчика (1).

7. Система для определения пространственного положения тензометрических датчиков, расположенных на внешней поверхности элемента конструкции, причем указанная система характеризуется тем, что:
- указанные тензометрические датчики представляют собой тензометрические датчики (1) по любому из пп. 1-6,
- указанная система содержит оптическую измерительную систему для определения в области контроля этой измерительной системы пространственного положения контрастных объектов или контрастного объекта (5, 6) каждого из тензометрических датчиков (1) в системе координат, связанной с элементом конструкции, и
- вычислительный блок для определения, на основании пространственного положения контрастных объектов (5, 6), расположенных в области контроля, положения центра каждого из указанных датчиков (1) и ориентации указанного каждого датчика (1) в системе координат, связанной с элементом конструкции.

8. Система по п. 7, характеризующаяся тем, что ее оптическая измерительная система также содержит устройство для считывания информации с каждого из указанных идентификационных элементов (7) для того, чтобы соотносить эти идентификационные элементы указанных датчиков (1) с положением центра каждого датчика (1) и ориентацией указанного каждого датчика (1) в системе координат, связанной с элементом конструкции.

9. Система по п. 7, характеризующаяся тем, что ее оптическая измерительная система содержит самопозиционирующийся портативный датчик для осуществления пространственных измерений, содержащий лазерное проекционное устройство, пару по меньшей мере из двух линз и фотодетекторов и выполненный с возможностью формирования двухмерных изображений от каждого фотодетектора, и по меньшей мере один блок обработки изображений для обработки указанной пары двухмерных изображений.

10. Система по п. 9, характеризующаяся тем, что оптическая измерительная система содержит беспроводной передатчик для передачи указанной пары двухмерных изображений от портативного датчика для осуществления пространственных измерений в блок обработки изображений.

11. Система по любому из пп. 7-10, характеризующаяся тем, что вычислительный блок соединен с запоминающим устройством, содержащим по меньшей мере один файл, получающий информацию о положении и ориентации каждого датчика (1) в системе координат, связанной с элементом конструкции, в дополнение к результату измерения изменения в сопротивлении и к обнаружению указанного датчика (1).

12. Способ определения пространственного положения тензометрических датчиков, расположенных на внешней поверхности элемента конструкции, причем указанный способ характеризуется тем, что:
- указанные тензометрические датчики представляют собой тензометрические датчики (1) по любому из пп. 1-6,
- задают систему координат, связанную с элементом конструкции,
- перемещают оптическую измерительную систему на внешней поверхности элемента конструкции для определения в области контроля этой измерительной системы пространственного положения контрастных объектов (5, 6) каждого из тензометрических датчиков (1) в системе координат,
- определяют на основании пространственного положения контрастных объектов (5, 6), расположенных в области контроля, положение центра каждого датчика (1) в дополнение к ориентации указанного каждого датчика (1) в системе координат, связанной с элементом конструкции.

13. Способ по п. 12, характеризующийся тем, что идентификационный элемент (7) каждого из тензометрических датчиков (1), расположенных в области контроля, определяют одновременно.

14. Силоизмерительная система элемента конструкции, содержащая:
набор тензометрических датчиков, выполненных с возможностью их расположения на внешней поверхности указанного элемента конструкции таким образом, что каждый из указанных тензометрических датчиков определяет деформацию, относящуюся к области указанного элемента конструкции, с которой указанный каждый тензометрический датчик находится в контакте, как изменение электрического сопротивления указанного каждого тензометрического датчика, и
блок электрической схемы, соединенный с указанным каждым тензометрическим датчиком и преобразующий изменение эклектического сопротивления в выходной сигнал,
причем указанная силоизмерительная система характеризуется тем, что:
- указанные тензометрические датчики представляют собой тензометрические датчики (1) по любому из пп. 1-6,
- указанная система содержит оптическую измерительную систему для определения в области контроля этой измерительной системы пространственного положения контрастных объектов или контрастного объекта (5, 6) каждого из указанных тензометрических датчиков (1) в системе координат, связанной с элементом конструкции, и
- вычислительный блок для определения на основании пространственного положения контрастных объектов (5, 6), расположенных в области контроля, положения центра каждого из указанных датчиков (1) и ориентации указанного каждого датчика (1) в системе координат, связанной с элементом конструкции.



 

Похожие патенты:

Заявленные изобретения относятся к контрольно-измерительной технике, а именно к автоматическим средствам непрерывного мониторинга состояния конструкции стартового сооружения в процессе его эксплуатации.

Изобретение относится к автоматическим средствам периодического отслеживания состояния конструкции здания или инженерно-строительного сооружения в процессе его эксплуатации.

Изобретения относятся к приборостроению, в частности к контрольно-измерительной технике, а именно к автоматическим средствам непрерывного отслеживания состояния конструкций.

Изобретение относится к измерительной технике. Сущность: датчик подключают к высокоомной нагрузке RH>500 кОм, измеряют начальный разбаланс и выходной сигнал датчика при нормальной температуре t0, а также температурах t+ и t-, соответствующих верхнему и нижнему пределу рабочего диапазона температур.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при настройке тензорезисторной датчиковой аппаратуры с мостовой измерительной цепью по мультипликативной температурной погрешности.

Изобретение относится к измерительной технике. Датчик подключают к нагрузке Rн>500 кОм, измеряют начальный разбаланс и выходной сигнал при нормальной температуре t0, а также температурах t+ и t-, соответствующих верхнему и нижнему пределу рабочего диапазона температур.

Использование: для определения параметров высокоскоростного движения метательных тел, например измерения перегрузок, скорости соударения, и для исследования параметров динамического деформирования металлических материалов в авиационной и космической технике.

Способ определения напряжений в конструкции без снятия статических нагрузок может быть использован для оценки прочности конструкции и прогнозирования ее несущей способности.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения деформаций в условиях однородных деформационных полей в процессе прочностных испытаний.

Изобретение относится к измерительной технике. Сущность: в выходную диагональ мостовой цепи устанавливают термозависимый технологический резистор Rαт, номинал которого больше возможных значений компенсационного термозависимого резистора Rα.

Изобретение относится к измерению деформаций и может быть использовано при испытаниях изделий из хрупких материалов, например керамических обтекателей. Сущность: датчик измерения перемещения и деформации крепится жестким клеем на сухой поверхности односторонней липкой ленты с жесткой основой, закрепленной на поверхности исследуемой конструкции, при этом площадь липкой ленты выбирают из условия: Fe<<S1⋅τ1≤S2⋅τ2<S2⋅τ3, где Fe - максимальное значение силы реакции упругого элемента датчика измерения перемещения и деформации; S1 - площадь приклеивания датчика измерения перемещения и деформации; τ1 - величина сдвиговых напряжений, при которых наступает нарушение склейки жесткой основы липкой ленты с датчиком измерения перемещения и деформации; τ2 - величина сдвиговых напряжений, при которых наступает нарушение склейки липкой ленты с поверхностью объекта; τ3 - величина предельных сдвиговых напряжений, при которых происходит механическое разрушение поверхности объекта, например влагозащитного покрытия (ВЗП), или сколы на поверхности объекта и др., где τ2<τ3; S2 - площадь приклейки липкой ленты к поверхности объекта. Технический результат: исключение нарушения целостности поверхности объекта и повышение достоверности результатов измерения перемещения и деформации испытуемого объекта при исследовании НДС натурных обтекателей ракет. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.
Использование: для исследования деформаций и напряжений в конструкциях опасных производственных объектов газо-, нефтехимической промышленности. Сущность: заключается в том, что наносят на поверхность детали хрупкое тензочувствительное пористое покрытие с фреоном, осуществляют отверждение покрытия, нагружение конструкции и определяют зону высвобождения газа фреона из пористого покрытия (лопаются пузырьки), используя газоанализатор, при этом в качестве хрупкого тензочувствительного пористого покрытия используют покрытие, выполненное из смеси, содержащей эпоксидную смолу, отвердитель ПЭП, газ фреон R-22 при следующем соотношении компонентов, мас. %: эпоксидная смола 65-84, отвердитель ПЭП 14-33, газ фреон R-22 2-10. Техническим результатом является обеспечение возможности определения напряжений и деформаций на основе высвобожденного газа при малых и экстремальных деформациях..

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения относительной деформации. Сущность: тензопреобразователь содержит гибкую диэлектрическую подложку и, по крайней мере, четыре тензорезистора с токоподводящими дорожками, размещенных на одной стороне подложки с образованием сторон, по крайней мере, одного прямоугольника. Тензопреобразователь снабжен защитной гибкой диэлектрической подложкой, приклеиваемой со стороны тензорезисторов к поверхности первой подложки, снабженной с наружной стороны клеевым слоем. Внутри каждого образованного тензорезисторами прямоугольника размещен вдоль, по крайней мере, одной диагонали, по крайней мере, один тензорезистор. Тензорезисторы и токоподводящие дорожки нанесены на подложку методом фотопечати, выполнены с возможностью подключения отдельно каждого тензорезистора к измерительной аппаратуре. На внешней поверхности защитной подложки может быть установлен жидкокристаллический экран, подключенный к измерительной аппаратуре. Технический результат: повышение уровня информативности измерений за счет получения представления о распределении относительной деформации (поле деформации) на значительной площади поверхности нагруженного объекта. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к устройствам для измерения деформации опор, находящихся под нагрузкой и может быть использовано для измерения и контроля деформации опорных элементов, предназначенных для магистральных газопроводов. Технический результат: повышение чувствительности и точности измерения, повышении эксплуатационной надежности и оперативности передачи данных измерений в том числе в условиях низких температур. Сущность: устройство содержит тензоизмерительные блоки с тензодатчиками, блок питания и аналого-цифровой преобразователь, электронный концентратор, блок ретранслятора. Каждый тензоизмерительный блок дополнительно содержит приемопередатчик, транзисторный ключ, микропроцессор и датчик температуры. Тензодатчики соединены с транзисторным ключом и с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен со входом микропроцессора, выход которого соединен с приемо-передатчиком. Датчик температуры соединен с микропроцессором. Тензоизмерительные блоки установлены друг от друга на расстоянии, обеспечивающем перекрытие зоны действия тензометрических блоков. Блок ретранслятора содержит приемо-передающий модуль, радиомодем, транзисторный ключ, импульсный источник питания, микропроцессор и температурный датчик. Выход приемопередающего модуля соединен с входом микропроцессора, выход которого соединен с радиомодемом. Другой выход микропроцессора соединен с транзисторным ключом, вход которого соединен с источником постоянного тока, а выход соединен с радиомодемом. Выход импульсного источника питания соединен с микропроцессором. Выходной канал радиомодема по радиоканалу соединен с электронным концентратором. 3 ил.

Изобретение относится к гибкому устройству отображения. Технический результат – обеспечение обратной связи с предупреждением о степени изгиба для исключения повреждения гибкого устройства. Гибкое устройство отображения включает в себя датчик, выполненный с возможностью обнаружения изгиба гибкого устройства отображения, средство обеспечения обратной связи, выполненное с возможностью обеспечения обратной связи согласно обнаруженному изгибу, и контроллер, выполненный с возможностью управления средством обеспечения обратной связи для обеспечения обратной связи, когда обнаруженная степень изгиба превышает пороговое значение. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 39 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для весовых измерений в части измерений сигналов с первичных преобразователей силы (тензодатчиков). Аппаратура может применяться в любых отраслях промышленности, требующих прецизионных (0.002% и точнее) измерений массы, силы, момента силы и т.п. Многоканальный измерительный преобразователь сигналов в тензорезисторных мостовых схемах содержит блок генератора синусоидальных сигналов, блоки измерителей по числу каналов. Противофазные сигналы питания тензорезисторной мостовой схемы с выхода блока генератора синусоидальных сигналов через усилители мощности подаются на входы питания каждой тензорезисторной мостовой схемы, в каждом блоке измерителя напряжение со входов питания тензорезисторной мостовой схемы через дополнительные буферные усилители подается на входы опорного индуктивного делителя напряжения, выход которого соединен с первым входом коммутатора, второй вход которого соединен с выходной диагональю тензорезисторной мостовой схемы, а выход через дифференциальный операционный усилитель соединен со входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП), режим работы которого задается первым микропроцессором. Вход-выход АЦП соединен с входом-выходом первого микропроцессора, выход которого соединен со входом второго микропроцессора (МП2), осуществляющего цифровое синхронное детектирование, цифровую фильтрацию и расчет коэффициента деления тензорезисторной мостовой схемы, вход-выход второго микропроцессора соединен входом-выходом устройства передачи данных, аналоговый вход МП2 соединен с выходом схемы защиты, входы которой соединены с выходами усилителей мощности, второй выход МП2 соединен с третьим входом схемы защиты, а третий выход МП2 - с третьим входом коммутатора. Тактирующий вход АЦП каждого блока измерителей соединен с выходом блока генератора синусоидальных сигналов, формирующим тактирующие импульсы, а дискретный вход первого микропроцессора каждого блока измерителей соединен с выходом блока генератора синусоидальных сигналов, формирующим сигнал полной фазы напряжения питания тензорезисторных мостовых схем. Технический результат - снижение основной и дополнительных погрешностей измерений. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для автоматизированного контроля состояния конструкции здания или инженерно-строительного сооружения в процессе его эксплуатации. Согласно способу в местах диагностирования контролируемой конструкции размещают датчики, осуществляют опрос датчиков, преобразуют полученную от датчиков информацию и передают ее на пункт контроля, выполненного в виде компьютера с программным обеспечением, где осуществляют регистрацию и сравнение полученной информации с заранее введенными в память компьютера фиксированными величинами. Датчики выполняют с возможностью получения от них информации об их пространственном положении. В пункте контроля формируют условное изображение контролируемой конструкции и фиксируют изменения пространственного положения датчиков, по которым определяют и регистрируют отклонения пространственного положения контролируемой конструкции или ее частей. По результатам сравнения этих отклонений с заранее введенными в память компьютера фиксированными величинами, соответствующими их допустимым значениям, судят о состоянии контролируемой конструкции. Условное изображение контролируемой конструкции выполняют в виде расчетной схемы контролируемой конструкции. Фиксацию изменений пространственного положения датчиков, по которым определяют и регистрируют отклонения пространственного положения контролируемой конструкции или ее частей, производят при различных нагружениях контролируемой конструкции. Технический результат заключается в повышении точности контроля. 2 ил.

Использование: для определения перемещений и линейных размеров объектов в нанометровом диапазоне и для калибровки конфокальных микроскопов и оптических интерферометров. Сущность изобретения заключается в том, что эталон для калибровки оптических приборов содержит размещенный на основании элемент из пьезоэлектрического материала с обратным пьезоэффектом с малым гистерезисом с нанесенными на две его противоположные стороны электродами, подключенными к источнику напряжения, и дополнен вторым идентичным элементом из пьезоэлектрического материала с нанесенными на две его противоположные стороны электродами, также подключенными к источнику напряжения, при этом элементы соединены между собой поверхностями с нанесенными электродами с образованием общего центрального электрода и подключены к источнику напряжения так, что внешние электроды полученной сборки заземлены, а элементы выполнены так, что при подаче управляющего напряжения на электроды происходит одновременная однонаправленная относительно основания деформация обоих элементов. Технический результат: обеспечение возможности повышения точности калибровки. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к геофизике и может быть использовано при дефектоскопии магнитных металлических труб, расположенных в скважинах, с одновременным вычислением толщины стенок каждой из труб в многоколонных скважинах. Способ электромагнитной дефектоскопии-толщинометрии в многоколонных скважинах включает возбуждение нестационарного электромагнитного поля импульсами тока в генераторных катушках разной длины и измерение ЭДС, наведенной в приемных катушках вихревыми токами, протекающими в исследуемых металлических магнитных трубах. При этом возбуждают импульсом тока длительностью Т одновременно все генераторные катушки. Затем их последовательно с интервалом Ti отключают от генератора, начиная с короткой генераторной катушки, и последовательно каждой измерительной катушкой, соответствующей отключенной генераторной катушке, измеряют ЭДС (Е) как функцию времени E(tj,). Причем сигнал с самой последней, длинной измерительной катушки регистрируют как постоянную спада по приведенному математическому выражению. Техническим результатом является повышение точности измерений за счет исключения влияния электромагнитных и геометрических характеристик ближней магнитной металлической трубы на результаты измерений на поздних временах в последующих трубах. 3 ил.

Изобретение относится к вспомогательным приспособлениям контрольно-измерительной техники и может быть использовано для повышения точности измерений деформаций при статических и повторно-статических испытаниях образцов на растяжение, сжатие и изгиб в особенности при многоосевом нагружении образца. Установка содержит силовую раму с элементами крепления испытываемого образца, нагружающее устройство и измерительное устройство, установленное в силовой раме и жестко связанное в верхней части с силовой рамой. Измерительное устройство снабжено детектирующим прибором, установленным с возможностью регулирования своего положения относительно испытываемого образца. Измерительное устройство выполнено в виде дополнительной рамы из тонкостенного профиля. Дополнительная рама прикреплена в верхней части к силовой раме в непосредственной близости от точек крепления испытываемого образца к силовой раме. Нижняя часть дополнительной рамы расположена свободно. Технический результат: создание установки с повышенной точностью измерения деформации, упрощение настройки луча лазера по угловому положению. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретения относятся к измерительной технике, в частности к конструкции тензометрического датчика, системе определения его пространственного положения, способу определения его пространственного положения и измерительной системе с использованием тензометрического датчика. Тензометрический датчик содержит подложку для установки элемента, подвергаемого обратимому удлинению под действием силы, прикладываемой во время изменения сопротивления указанного элемента, и выполненного с возможностью удлинения вдоль измерительной оси указанного датчика. Согласно настоящему изобретению тензометрический датчик содержит, по меньшей мере, один контрастный объект, выполненный с возможностью отражения падающего светового пучка и расположенный на датчике в заданном положении по отношению к измерительной оси тензометрического датчика и по отношению к центру тензометрического датчика, что обеспечивает возможность определения центра и измерительной оси тензометрического датчика путем обнаружения положения указанного, по меньшей мере, одного контрастного объекта, который представляет собой светоотражающий объект. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх