Устройство для измерения деформации твердых тел

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 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.

Известно устройство для измерения деформации бетонных опор, выполненное в виде ультразвукового тестера, при помощи которого обеспечивается измерение времени скорости распространения ультразвуковых волн. По полученному среднему значению времени распространения ультразвука в поперечном направлении и по его отношению к времени распространения в продольном направлении оценивают несущую способность опоры (Козлов В.Н. и др. «Указания по техническому обслуживанию конструкций контактной сети», М.: Трансиздат, 1966 г., с. 120).

Недостатком данного устройства является относительно низкая точность измерения деформации, сложность измерения в труднодоступных местах и низкая производительность при измерении протяженных участков размещения опор.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является устройство для измерения деформации твердых тел, представляющее собой многоканальное тензометрическое устройство, содержащее средство для измерения деформации в виде тензодатчиков соединенных с блоком питания, аналого-цифровой преобразователь и балансировочное устройство в виде цифровой мостовой схемы с цифровыми потенциометрами и дифференциальными усилителями (патент РФ №2249190 по кл. G01L 1/22 от 27.03.2005 г.).

Недостатком данного устройства является относительно низкая чувствительность и точность измерения деформации в условиях пониженных температур, относительно низкие эксплуатационная надежность устройства при измерениях деформации и оперативность передачи данных на протяженных участках размещения опор.

При эксплуатации данных устройств в условиях низких температур (до -50°С) появляются температурные трещины в поверхностных слоях опор, ухудшающие состояние опор, снижая долговечность их эксплуатации и являются началом разрушения опор.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении чувствительности и точности измерения, повышении эксплуатационной надежности и оперативности передачи данных измерений как в условиях умеренного климата, так и в условиях низких температур.

Поставленная задача решается за счет того, устройство для измерения деформации твердых тел, содержит тензоизмерительные блоки с тензодатчиками, блок питания, и аналого-цифровым преобразователь, снабжено электронным концентратором, и блоком ретранслятора, при этом 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, при этом тензоизмерительные блоки установлены друг от друга на расстоянии, обеспечивающим перекрытие зоны действия тензометрических блоков, а блок ретранслятора содержит приемо-передающий модуль, радиомодем, транзисторный ключ, импульсный источник питания, микропроцессор и температурный датчик, при этом 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 при этом выходной канал радиомодема по радиоканалу соединен с электронным концентратором.

На фиг. 1 представлена иллюстрация сети передачи данных от тензодатчиков.

На фиг. 2 представлена блок схема тензоизмерительного блока с тензодатчиками.

На фиг. 3 представлена блок схема ретранслятора.

Устройство для измерения деформации твердых тел содержит тензоизмерительный блок 1 с тензодатчиками 2, блок ретранслятора 3, и электронный концентратор 4.

Тензоизмерительный блок содержит блок питания 5, аналого-цифровой преобразователь 6, приемо-передатчик 7, транзисторный ключ 8, микропроцессор 9 и датчик температуры 10, тензодатчики 2 соединены с транзисторным ключом 8 и с входом аналого-цифрового преобразователя 6, выход которого соединен со входом микропроцессора 9, выход которого соединен с приемопередатчиком 7, датчик температуры 10 соединен с микропроцессором 9.

Блок ретранслятора 3 содержит приемо-передающий модуль 11, радиомодем 12, транзисторный ключ 13, импульсный источник питания 14, микропроцессор 15, температурный датчик 16 и источник постоянного тока 17, при этом выход приемопередающего модуля 11 соединен с входом микропроцессора 15, выход которого соединен с радиомодемом 12, другой выход микропроцессора соединен с транзисторным ключом 13, вход которого соединен с источником постоянного тока 17, а выход соединен с радиомодемом, выход импульсного источника питания 14 соединен с микропроцессором при этом выходной канал радиомодема 12 по радиоканалу соединен с электронным концентратором 4.

Устройство для измерения деформации твердых тел работает следующим образом.

Перед включением устройства, на опорах, (условно не показанных на фиг. 1), предназначенных для магистральных труб закрепляют тензодатчики 2 и устанавливают тензоизмерительные блоки 1.

Каждый тензоизмерительный блок содержит четыре тензодатчика. Тензоизмерительные блоки установлены друг от друга на расстоянии, обеспечивающим перекрытие зоны действия тензометрических блоков образуя узел передачи данных от узла к узлу по всей длине магистрального трубопровода (фиг. 1). Блок ретранслятора 3 размещают в конце узла передачи данных (фиг. 1).

При включении блока питания 5 тензоизмерительного блока 1 и через транзисторный ключ 8 подключаются тензодатчики 2, реагирующие на деформации сжатия, растяжения и сдвига опор.

Подключение тензодатчиков осуществляется один раз в час. Показания сигналов с тензодатчиков поступает на аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 6 выход которого соединен с микропроцессором 9. Измеренные данные передаются приемопередатчиком 7 по радиоканалу к блоку ретранслятора 3 на приемопередающий модуль 11 c передачей сигнала через микропроцессор 5 на радиомодем 12 и, соответственно, на электронный концентратор 4. Электронный концентратор «собирает» данные со всех узлов передачи данных с последующей передачей их в диспетчерскую по сети GSM модема или Ethernet или USB (если электронный концентратор непосредственно подключен к ЭВМ диспетчера

Связь измерительных модулей между собой осуществляется приемопередающим модулем 11, с обеспечением перекрытия зоны действия тензометрических блоков между собой, образуя узел передачи данных от узла к узлу по всей длине магистрального трубопровода, что позволяет при выходе из строя приемопередающего модуля автоматически сохранять передачу данных в ретранслятор, что в конечном итоге повышает эксплуатационную надежность устройства.

Температурный датчик 5 дает возможность определять температуру окружающей среды и скорректировать изменения показаний тензодатчиков.

Данное устройство позволяет повысить чувствительность и точность измерения деформации опор, эксплуатационную надежность и оперативность передачи данных измерений в условиях умеренного климата и низких температур (до -50°С).

Устройство для измерения деформации твердых тел, содержащее тензоизмерительные блоки с тензодатчиками, блоком питания и аналого-цифровым преобразователем, отличающееся тем, что оно снабжено электронным концентратором и блоком ретранслятора, при этом каждый тензоизмерительный блок дополнительно содержит приемо-передатчик, 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 приемопередатчиком, датчик температуры соединен с микропроцессором, при этом тензоизмерительные блоки установлены друг от друга на расстоянии, обеспечивающем перекрытие зоны действия тензометрических блоков, а блок ретранслятора содержит приемо-передающий модуль, радиомодем, транзисторный ключ, импульсный источник питания, микропроцессор и температурный датчик, при этом выход приемо-передающего 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, при этом выходной канал радиомодема по радиоканалу соединен с электронным концентратором.



 

Похожие патенты:

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.
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.

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.

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.

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.

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.

Изобретение относится к измерительной технике, предназначенной для измерения малых деформаций, в частности к емкостным дилатометрам, и может быть использовано для определения коэффициента линейного температурного расширения, пьезоэлектрического эффекта и магнитострикции. Емкостный дилатометр реализован на базе промышленного измерительного комплекса PPMS QD и содержит систему косвенных измерений линейной деформации путем измерения емкости измерительного конденсатора. Новым является то, что дилатометр снабжен дополнительными токовводами и понижающим редуктором, а также адаптирован под основной электрический разъем криостата PPMS QD для обеспечения стабилизации температуры в вакууме. Техническим результатом является обеспечение возможности измерения пьезоэлектрического эффекта и упрощение процедуры предварительной настройки натяжения мембраны. 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.

Наверх