Устройство для измерения упругих деформаций конструкции

 

0Il NCAHИ И 937998

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Соцнапнстнческнк

Республик (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (5l )M. Кл .

QO1 В 7/18 (22) Заявлено 19. 12.80 (21 ) 32 18962/25-28 с присоединением заявки J%

Вауйарстааняиб камнтат

СССР не данам изобретений н открытий

- (23)Приоритет

Опубликовано 23.06.82. Бюллетень Рй 23 (53) УДQ 531 781. .2(088.8) Дата опубликования описания 26.06.82

В. А. Гайский, A. Т. Гопко, А. К. Ерохин и И„Ю. Цемиш

-,,1

Морской гидрофизический институт АН Украинской Ctтз - -<" А " " =" f "д !v" :;->i»

Ъ

"> (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

УПРУГИХ ДЕФОРМАБИЙ КОНСТРУКБИИ

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к тензометрическим датчикам деформаций, и может быть использовано при исследованиях полей деформаций на упругих элементах дат5 чиков давления или других деталях и элементах конструкций.

Известно устройство для измерения упругих деформаций конструкций, содержащее набор тензометрических датчиков деформаций и подключенный к ним многоканальный регистратор на базе электронной вычислительной машины $1) .

Однако это устройство требует большого числа датчиков и каналов измерения и не обеспечивает при этом высокой точности измерении, так как датчики деформаций размещены в различных точках поля и их сигналы зависят случайным образом от места установки на детали. 20

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту являетса устройство для измерения упругих деформаций конструкции, 2 содержащее набор тензометрических датчиков деформаций, объединенных в группы по нескольку датчиков с различными базами измерения, установленными симметрично относительно обшей топсицентра симметрии, и подключенный к дат чикам многоканальный регистратор 21 .

Однако и это устройство требует большого числа каналов измерения, включатэших датчики, линии связи и каналы регистратора, а точность его ограничена иэ-за невозможности размещения групп датчиков на близких расстояниях друг от друга, что необходимо для выявлениа тонкой структуры поля деформаций.

Бель изобретения - повышение точности и сокращение числа каналов измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения упругих деформаций конструкции, содержащем набор тензометрических датчиков деформаций и подключенный к ним многоканалт ный регистратор, датчики выполнены с

7998 4

6 °

3 93 переменной по длине чувствиетльностью, изменяющейся соответственно для каждого датчика по его базисной функции, прел назначенной для пространственного описа ния поли упругих деформаций.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - выполнение дат чиков с переменной чувствительностью по функциям тригонометрического ряда

Фурье, на фиг. 3 - то же, по функциям

Уолша-Адамара; на фиг. 4 - то же, по функциям Уолша; на фиг. 5 - то же, по функциям Хаара; на фиг. 6 - то же, по функциям Лежандра первого рода; на фиг. 7 - то же, по импульсным весовым функциям фильтров низких пространственных частот; на фиг. 8 - по импульсным . весовым функциям полосовых фильтров пространственных частот; на фиг. 9— по импульсным весовымфункциямфильтров низких пространственных частот в многоканальном варианте.

Устройство содержит набор тензомеч рических датчиков 1, размещенных на конструкции 2 группами из нескольких параллельно расположенных датчиков с соответствующими требуемым базисным функциям значениями локальной чувствительности U, О, U ...0>, 0 по длине упругого элемента М, достигаемыми, например, за счет профилирования ширины или толщины тензорезисторов, линии 3 связи и многоканальный регистратор 4.

Устройство работает следующим образом.

При появлении локальной деформации в местах установки тенэометрических датчиков 1 на конструкции 2 сигнал с каждого датчика представляет собой как бы сумму сигналов элементарных малобазных тензодатчиков, складываемых с различными весовыми коэффициентами.

Выходной сигнал с каждого датчика пред ставляет собой, таким образом, величину, непосредственно характеризующую коэффициенты членов ряда в используемом разложении поля по базисным функциям. Регистрация сигналов с датчиков 1 осуществляется по линии 3 связи много, канальным регтстратором 4.

Выбор определенной системы базисных функций, удобной для описания исходной функции профиля поля упругих деформаций конструкции, в каждом отдельном случае опрелелжгся как видом исходной функции, так н поставленной задачей. Так, например, для гладких периолических функций (измерение профиля поля деформации скручиваемого упругого элемента) одинаковая точность может быть достигнута при мень шем числе членов тригонометрического ряда Фурье, чем при разложении в ряд

Уолша и, наоборот, для ступенчатого профиля поля, характерного, например, для сдвигового упругого элемента ступенчатой формы, целесообразно испольэовать функции Уолша-Адамара.

Выбор оптимальной системы функций позволяет сократить число элементов датчика и, следовательно, упростить устройс тво.

С другой стороны, решение многих задач логической обработки информации, где, как правило, предполагается ограниченное количество детерминированных классов входных сигналов, существенно упрощается при использовании для описания сигнала гармонического или другого полного ортогонального базиса, подчеркивающего информативные признаки сигнала.

В частности, при измерении профиля поля деформации упругого элемента, выбор оптимального базиса позволяет сгруппировать классовые признаки измеряемых величин и упростить проведение измерений.

Важнейшим критерием, определяющим перспекстивность устройства, является большая величина пороговой чувствительности.

Таким образом, применение предлагаемого устройства позволяет повысить точность измерений и осуществить пространственную фильтрацию профиля поля деформаций упругого элемента непосредственно датчиком при упрощенной конструктивной реализации.

Формула изобретения

Устройство для измерения упругих деформаций конструкции, содержащее набор тензометрических датчиков деформаций и подключенный к ним многоканальный регистратор, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повышения точности и сокращения числа каналов измерения, датчики выполнены с переменной по длине чувствительностью, изменяющейся соответственно для каждого датчика . по его базисной функции, предназначенной для пространственного описания поля упругих деформаций.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ N 1573700, кл. 0 01 В 7/18, 1966.

2. Патент Франции № 2422931, кл. Q Ol В 7/18, 1979 (прототип).

l5

Ю

2$

4О

5О

937998

Составитель Н. Тимошенко

Редактор А. Шишкина Техред Л.Пекарь Корректор Л. Бокшаи

Заказ 4(440/59 Тираж 6 14 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4/5

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