Способ измерения перемещений и деформаций

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнх

Социалистических

Республик

< >983448 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 29.09. 80 (21) 2987174/25-28 с присоединенмемзаявки H9(И1 М.Кя.з

G 01 В 7/18

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет. Опубликовано 23.12.82. Бюллетень Ко 47 (%3) УДК 531.787, .913."б812. .083.8 (088.8) Дата опубликования описания 23. 12. 82

В.И. Скрипник, Ю.А. Скрипник, Л.A Галкин и И.Ю. Скрипник (12) Авторы изобретения

Киевский ордена Ленина политехнический инстй у г им. 50-летия Великой Октябрьской гоциалистичЕской . революции и Киевский технологический инстивут .. легкой промышленности

t (71) Заявители (5 4 ) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИ Я ПЕРЕМЕЩЕН ИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь- . зовано для измерения перемещений и деформаций различных объектов.

Известен способ измерения перемещений и.деформаций, по которому измеряемое перемещение компенсируют тепловым удлинением металлической нити с большим температурным.коэффициентом сопротивления и линейного . расширения. Для индикации состояния компенсации используют контактную систему, один из контактов который размещен на перемещающейся детали, а другой — на удлиняющейся при нагревании нити, через которую пропуска.ют электрический ток. Постепенно увеличивая напряжение питания моста, в плечо которого включена удлиняющая нить, и замечая в момент касания конактов значение этого напряжения и показания гальванометра в измерительной диагонали, подсчитывают cопротивление нити в момент касания, и по предварительной градуировке определяют начальное расстояние между контактами, т.е. контролируемое пе- ремещение (1).

Преимуществом этого способа является исключение погрешности от нестабильности коэффициента относительной тензочувствительности и чувствительности моста за счет большого нагрева, который обеспечивает полную компенсацию деформации растяжения тепловым удлинением чувствительного элементы

Недостатком данного способа явля1() ется необходиьюсть создания высокой температуры нагрева, что в случае использования тензорезисторов нежелательно из-за размягчения связующего и изменения упругих свойств чувствительного элемента.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ измерения перемещений и деформаций объекта, при котором на исследуемый объект устанавливают активный тензорезистор тензомоста и измеряют выходное напряжение тензомоста, по которому судят о величине измеряемых перемещенйй и деформаций (2).

25 Недостатком известного способа является низкая производительность из-за необходимости переградуировки при замене тензорезистора.

Цель изобретения — повышение про30 изводительности измерений.

983448

Поставленная цель достигается xeMj что на исследуемый объект устанавли-. вают активный тензорезистор тензомоста, измеряют. выходное напряжение тензомоста, повышают напряжение питания тензомоста, увеличивая его выходное напряжение в и число раз, и исключающее перегрев тензорезисторов, от дополнительного источника нагреЬают тенэомост однополярным импульсным током, восстанавливая прежнее 10 значение выходного напряжения; и определяют при этом значение импульсного тока, по которому судят о величине измеряемых перемещений и деформаций. 15

На чертеже представлена структурная схема устройства, реализующего . предложенный способ.

Устройство содержит тензомост 1, смежные плечи которого включены активный тензорезистор R и компенсационный тенэорезистор R . Два других. плеча тензомоста 1 содержат постоянные резисторы R> и R4. Питание тензомоста 1 осуществляют от низкочастотного измерительного генератора 2 сигналов через разделительный трансформатор 3 и делитель напряжения иэ резисторов R H и . К измерительной диагонали тензомоста 1 подключен ана-ЗО лизатор 4 гармоник, настроенный на частоту низкочастотного измерительного генератора 2 сигналов, а к диагонали питания подключен миллиамперметр 5. Резистор R делителя натРяжения может быть зашунтирован ключом К . К средней точке разделительйого трансформатора через ключ К под ключен импульсный измерительный генератор 6, а обмоткй разделительного трансформатора 3 зашунтированы кон- 40 денсаторами .С/ и С .малой емкости (О 1 мкФ), Способ осуществляетсЯ следующим образом.

В начальный момент до нагруженкя 45 исследуемого объекта тенэомост 1 на-ходится в равновесном состоянии: и . его выходное напряжение Пэ»,/ .Равно нулю. После приложения нагрузки„ деформирующей активный тенэорезистор

В„, возникает разбаланс тензомоста

1 при котором фиксируют выходное напряжение ОЕ../с.помощью анализатора 4 гармоник. Замыкая ключ К,, увеличивают напРяжение питания тенэорезнстора 1 и,. соответственно, выходное напряжение в и число раз, не вызывающее заметного перегрева тензорезисторов. Сопротивление резисторов R -и R4 делителя напряжения подобрайы таким образом, что и близко, но не равно единице (1<й + 1,2). Затем, замыкая ключ К, подают на активный В,/ и койпенсационный R> тенэореэисторы дополнительное импульсное напряжение от импульсного измеритель-65 ного генератора б, представляющее собой последовательность однополярных прямоугольных импульсов стабильной амплитуды и регулируемой скважностк.

При подаче импульсного напряжения происходит нагрев чувствительных элементов тенэорезисторов и их дополнительная температурная деформация.

Для активного тензорезистора В„/, жестко связанного с исследуемым объектом, температурная деформация является фиктивной или кажущейся, так как рабочий тенэореэистор не может

Изменить свою длину (например, наклеенный или связанный с перемещающимся объектом). Под действием фиктивной деформации возникает механическое напряжение, направленное встречно напряжению от измеряемой деформации., В результате частичной компенсации напряженного состояния чувствительного элемента активного тензорезистора R+ уменьшается его сопротив-ление и, соответственно, выходное напряженке тензомоста. В компенсациоННоМ тенэорезисторе, не связанном жестко с исследуемым объектом, механические напряжения при нагревании . не возникают. Нагрев ведут изменением скважности импульсного напряжения-, добиваясь восстановления первоначального значения выходного напряжения

U >, В момент установления равенства ./ опрЕделяют с помощью предварительно отградукровакного миллиамперметра 5 среднее значение импульсного тока, по которому судят о величине измеряемых перемещений или деформаций. В качестве активного тензорезкстора

МохНо ксполЬзовать любой,тензорезистор .из партии, кэ которой один тензорезистор был взят для градуировки.

Сравнительные кспытания металлических тензорезисторов показывают, что разброс показаний при замене тензореэксторов иэ одной партии не превыаает 0,2В. В то же время замена аналогичных,тензорезисторов по обычной схеме тензомоста вызывает раз-брос показаний до 5В. Таким образом, применение прЕдложенного способа позволяет увеличить производительность измерений за счет устранения операции подбора активных тенэореэисторов в партии.

Формула изобретения

Способ измерения перемещений и деформаций объекта,,при котором на исследуеьый объект устанавливают активный тензорезистор тензомоста .Н измеряют выходное напряжение тенэомоста, о т л и ч -а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности измерений, повышают напряжение

983448

Составитель И. Курбатов

Редактор П. Коссей Техред M.Tenep .Корректор А, Гриценко

Заказ 9890/46 Тираж 614 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r.. Ужгород, ул. Проектная, 4 питания .тенэомоста, увеличиваЪ его выходное напряжение в и число раз, исключающее перегрев тенэорезисторов, от дополнительного источника нагревают тензомост однополярным импульсным током, восстанавливая прежнее значение вьнюдиогв Напряжения, и определяют при этом значение импульс-. ного тока,.по которому судят о величине измеряемых перемещений и деформаций.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 103520, кл, G Ol В 7/18, 1956 °

2.. Тенэометрия в машиностроении.

М., Машиностроение, 1975., с. 239 (прототип) .