DE682419C

DE682419C - Strain gauge

Info

Publication number: DE682419C
Application number: DED73264D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hermann Aechter
Original assignee: Deutsche Versuchsanstalt fuer Luftfahrt eV
Current assignee: Deutsche Versuchsanstalt fuer Luftfahrt eV
Priority date: 1936-08-08
Filing date: 1936-08-08
Publication date: 1939-10-14

Description

Dehnungsmesser Es sind Dehnungsmesser mit einem mechanisch-optischen System zur Vergrößerung des Meßwertes bekannt, bei denen das optische System aus einem festen und einem neben diesem drehbar angeordneten, von einer beweglichen Meßspitze angetriebenen Spiegel sowie einem diesen beiden Spiegeln gegenüberliegenden festen Spiegel besteht und die Anzeigeskala am Gerät selbst angeordnet ist.Extensometers They are extensometers with a mechanical-optical System for magnifying the measured value known in which the optical system is made one fixed and one rotatably arranged next to it, one movable Probe driven mirror and one opposite these two mirrors There is a fixed mirror and the display scale is arranged on the device itself.

Bei diesen Dehnungsmessern befinden sich der bewegliche und feste Betrachtungsspiegel nicht in gleicher Ebene nebeneinander, sondern in der Blickrichtung versetzt hintereinander, so daß die Ablesung ein verfälschtes Meßergebnis zeitigt, wenn der Beobachter die erforderliche Blickrichtung nicht genau einnimmt. Mangels Festlegung der Blickrichtung durch das Gerät selbst kann der Beobachter diese Blickrichtung aber meist nicht oder nur sehr schwer feststellen. tberdies erscheint bei diesen bekannten Dehnungsmessern das Meßergebnis nur wenig vergrößert, weil die bewegliche Meßspitze mit dem einen Spiegel derart verbunden ist, daß dieser nur die einfachen Winkeldrehungen der Meßspitze mitmacht.These strain gauges have the movable and fixed ones Viewing mirrors not in the same plane next to each other, but in the direction of view offset one after the other, so that the reading shows a falsified measurement result, if the observer does not take the required line of sight exactly. Lack The observer can determine the viewing direction through the device itself but usually not or only very difficult to determine. It also appears with these known strain gauges, the measurement result only slightly increased because the movable Probe tip is connected to one mirror in such a way that this only the simple ones Participates in angular rotations of the measuring tip.

Durch den Dehnungsmesser gemäß der Erfindung werden diese Nachteile beseitigt; er besitzt zudem vor allem eine wesentlich größere Meßgenauigkeit, insbesondere bei sehr kleinen Meßlängen, infolge einer beträchtlich vervielfachten Vergrößerung des Meßwertes, wobei gleichzeitig die feinmechanischen Schwierigkeiten bei der Herstellung des Gerätes beseitigt sind, die sich bezüglich der Hebellagerung bei mechanischen Dehnungsmessern ergeben. The strain gauge according to the invention eliminates these disadvantages eliminated; it also has, above all, a significantly greater measurement accuracy, in particular with very small measuring lengths, as a result of a considerably multiplied magnification of the measured value, while at the same time the precision mechanical difficulties in production of the device have been eliminated, which are related to the lever mounting for mechanical Strain gauges.

Die Erfindung geht von einem der in der Einleitung erwähnten bekannten Dehnungsmesser aus und besteht zunächst darin, daß neben dem dem festen und drehbaren Spiegel gegenüberliegenden festen Spiegel ein zweiter mit dem erstgenannten drehbaren Spiegel von der beweglichen Meßspitze aus mittels einer zwischengeschalteten vielfachen Hebelübersetzung gegenläufig gesteuerter Spiegel und seitwärts nahe diesem zweiten Spiegelpaar die Anzeigeskala angeordnet sind sowie in dem von der Skala aus über die Spiegel durchlaufenen Weg des Lichtstrahles ein einstellbarer Spiegelsucher so angebracht ist, daß in diesem die von dem festen und beweglichen Spiegelpaar gespiegelten, um den vergrößerten Meßwert gegeneinander verschobenen Bilder der Skala nebeneinander in gleicher optischer Entfernung vom Auge des Beschauers erscheinen. The invention is based on one of the known ones mentioned in the introduction The strain gauge consists first of all in that in addition to the fixed and rotatable Mirror opposite fixed mirror a second with the former rotatable Mirror from the movable measuring tip by means of an intermediate multiple Leverage counter-controlled mirror and sideways close to this second The display scale is arranged in a pair of mirrors as well as in the one from the scale above the mirror traversed the path of the light beam an adjustable mirror viewfinder is mounted so that in this one of the fixed and movable pair of mirrors mirrored images of the Scales appear next to each other at the same optical distance from the eye of the beholder.

Durch die Anordnung eines Spiegelsuchers wird leine sichere parallaxenfreie e Ablesung des Meßergebnisses erhalten. By arranging a mirror finder line is safe parallax-free e reading of the measurement result obtained.

Der Spiegel des Suchers kann erfindungsgemäß als Hohlspiegel ausgebildet sein, wodurch eine Steigerung der Ablesegenauigkeit erzielt wird; Zur Erreichung einer guten Standfestigkeit des Gerätes wird von einer an sich bei Vorrichtungen zur. Meßlängenvergrößerung bekannten Anordnung der einen Meßspitze an einer Brücke Gebrauch gemacht.-Erfindungsgemäß ist diese Brücke, an der am einen Ende die feste Meßspitze angeordnet ist, mit einem das Gerät tragenden Drehlager versehen; am entgegengesetzten Ende stützt sich die Brücke durch eine in der Meßrichtung bewegliche Stütze gegen den Versuchskörper ab. Hierdurch ist auch in kleinen Grenzen ein Ausgleich von Unebenheiten der Aufspannflächen, auf die das Gerät aufgespannt wird, ermöglicht bei Vermeidung einer Beeinflussung der Meßlänge. According to the invention, the viewfinder mirror can be designed as a concave mirror be, whereby an increase in the reading accuracy is achieved; To achieve A good stability of the device is of a per se with devices to the. Measuring length enlargement known arrangement of a measuring tip on a bridge Made use.-According to the invention, this bridge is at one end of the fixed Measuring tip is arranged, provided with a pivot bearing supporting the device; on the opposite At the end, the bridge is supported against by a support movable in the measuring direction the test body. This compensates for unevenness even within small limits of the clamping surfaces on which the device is clamped, if avoided influencing the gauge length.

In den Abbildungen ist ein Ausführungsbeispiel eines Dehnungsmessers gemäß der-Erfindung dargestellt, und zwar zeigen: Abb. 1 den Dehnungsmesser in Seitenansicht mit der Hebelanordnung, Abb. 2 denselben in Seitenansicht mit der Hilfsspiegeleinrichtung, jedoch ohne Hebelanordnung, Abb. 3 denselben in Vorderansicht mit eingezeichnetem Strahlengang, Abb. 4 schematisch den Strahlengang bei der Hauptableseeinrichtung mit beweglichen Spiegeln, Abb. 5 schematisch den Strahlengang bei der optischen Hilfseinrichtung mit fest angeordneten Spiegeln, Abb. 6 und 7 zwei Skalenbilder im Sucher, wobei Abb. 6 ein Bild bei unbelastetem, Abb. 7 bei belastetem Versuchs stück veranschaulichen, Abb. 8 eine abgeänderte Schneiden- oder Meßspitzenanordnung in schematischer Seitenansicht. In the figures is an embodiment of a strain gauge according to the invention, namely show: Fig. 1 the strain gauge in side view with the lever arrangement, Fig. 2 the same in side view with the auxiliary mirror device, but without a lever arrangement, Fig. 3 the same in a front view with drawn Beam path, Fig. 4 schematically shows the beam path for the main reading device with movable mirrors, Fig. 5 schematically the beam path in the optical Auxiliary device with fixed mirrors, Fig. 6 and 7 two scale images in the viewfinder, with Fig. 6 a picture with an unloaded, Fig. 7 with a loaded test Illustrate piece, Fig. 8 a modified cutting or measuring tip arrangement in schematic side view.

Die in den Abbildungen dargestellte A11sführungsform des erfindungsgemäßen Dehnungsmessers besteht aus einem E-förmlgen Tragrahmen V für die verschiedenen Einzelteile. Die bei der Dehnung des Versuchsstücks eintretende Verschiebung der beweglichen Meßspitze A gegen die festeMeßspitze B wird durch den Hebel C über eine Koppel D in an sich bekannter Weise auf den Doppelhebel E übertragen. Die Enden des zweiarmigen Hebels E übertragen die bereits vergrößerte Verschiebung mittels der Koppeln und C in an sich bekannter Weise auf die Hebel H und I und somit auf die mit ihnen verbundenen Spiegel K und L. The A11sführungsform of the invention shown in the figures The extensometer consists of an E-shaped support frame V for the various Individual parts. The displacement of the occurring when the test piece is stretched movable measuring tip A against the fixed measuring tip B is controlled by the lever C via a Transfer coupling D to the double lever E in a manner known per se. The ends of the two-armed lever E transfer the already enlarged displacement by means of the coupling and C in a known manner on the levers H and I and thus on the mirrors K and L connected to them.

In einem Sucher M wird eine iiber die Spiegel K und L gespiegelte Stelle N der Skala 0 erblickt (Abb. 4). In a viewfinder M one is reflected over the mirrors K and L. Position N of the scale 0 is seen (Fig. 4).

Da sich das menschliche Auge nicht gleichzeitig auf zwei hintereinanderliegende Bildebenen akkomodieren kann und daher auch nicht die etwa an den Spiegeln K und L angebrachten Markierungsstriche gleichzeitig mit der Abieseskala zu erfassen vermag, da ferner parallaktische Einflüsse nur durch ein außerhalb des Gerätes befindliches Fernrohr oder eine Ableselupe ausgeschaltet werden können, ist folgende Hilfseinrichtung vorgesehen, die die gleiche scheinbare optische Entfernung den Skala vom Auge des Be' schauers gewährleistet: Neben dem beweglichen Spiegelsystem liegt das in Abb. 2 dargestellte System fester Spiegel P und Q, und zwar schließt der Spiegel P dicht an den Spiegel K und der Spiegef Q ebenso an den Spiegel L an (Abb. 3). Im Sucher erscheint daher neben dem vom Spiegelsystem K und L entworfenen Bild N ein vom Spiegelsystem P und Q entworfenes Bild R der Skala (Abb. 5). Because the human eye does not look at two consecutive ones at the same time Image planes can accommodate and therefore not those at the mirrors K and L is able to record the marking lines applied at the same time as the Abiesscale, since, furthermore, parallactic influences are only caused by something outside the device Telescope or a reading magnifier can be switched off, is the following auxiliary device provided that the same apparent optical distance the scale from the eye of the Be 'schauers guaranteed: In addition to the movable mirror system, this is shown in Fig. The system of fixed mirrors P and Q shown in FIG. 2, namely the mirror P closes tightly on the mirror K and the mirror Q also on the mirror L (Fig. 3). In the viewfinder Therefore, next to the image N designed by the mirror system K and L, a mirror system appears P and Q designed image R of the scale (Fig. 5).

Die Spiegelpaare - sind in verhältnismäßig weitem Abstand voneinander angeordnet, und es wird hierdurch in Verbindung mit der zwischengeschalteten mehrfachen Hebelübersetzung zwischen der beweglichen Meßspitze und den drehbaren Spiegeln erreicht, daß die Bewegung der Meßspitze durch Spiegelung der Skala im Sucher sehr stark vergrößert erscheint; die mechanische Vergrößerung der Bewegung wird jedoch dabei noch so gering gehalten, als es mit Rücksicht auf die gewollte Gesamtvergrößerung möglich ist, ohne daß feinmechanische Schwierigkeiten bei der Herstellung der Hebellagerungen auftreten. The pairs of mirrors - are at a relatively large distance from each other arranged, and it is thereby in connection with the intermediate multiple Leverage achieved between the movable measuring tip and the rotating mirrors, that the movement of the probe tip is greatly increased by mirroring the scale in the viewfinder appears; the mechanical magnification of the movement is however still so small held when it is possible with regard to the desired overall enlargement, without precision mechanical difficulties in the manufacture of the lever bearings appear.

Für den Falz'der gleichzeitigen Bestimmung der Lageänderungen von mehr als zwei Punkten am Versuchskörper können an dem Gerät weitere Hebel anordnungen mit beweglicher Meßspitze und Anordnungen beweglicher Spiegel vorgesehen werden. For the fold'der simultaneous determination of the changes in position of more than two points on the test body can arrange additional levers on the device be provided with movable probe and arrangements of movable mirrors.

Der Suchers ist so eingerichtet, daß die Spiegel K und P von allen Seiten aus, die innerhalb eines bestimmten, vom Aufbau des Gerätes abhängigen Winkelbereiches liegen, beobachtet werden können, so daß man auf die Aufspannlage des Dehnungsmessers keine Rücksicht zu nehmen braucht. Der Dehnungsmesser kann also auch in waagerechter Lage aufgespannt und die Anzeige trotzdem mit nahezu waagerechter Blickrichtung abgelesen werden. The viewfinder is arranged so that the mirrors K and P of all Sides that are within a certain angular range depending on the structure of the device lie, can be observed, so that one can look at the clamping position of the extensometer does not need to be considerate. The extensometer can also be used in a horizontal position Positioned open and the display still with an almost horizontal viewing direction can be read.

Um eine bessere Ablesbarkeit der Skala 0 zu erzielen, kann der Sucher M mit einem Hohlspiegel und ferner auch mit einer Vergrößerungslinse versehen werden, die das Bild der SpiegelKundP (bzw. der Spiegel Lund Q bzw. der SkalenbilderN und R) vergrößert erscheinen läßt. To make the scale 0 easier to read, the viewfinder can M can be provided with a concave mirror and also with a magnifying lens, which the image of the SpiegelKundP (or the Spiegel Lund Q or the scale imagesN and R) makes it appear enlarged.

Da die Ablesung im Sucher M in Hohlräumen oder an anderen stark verdunkelten Stellen Schwierigkeiten bereiten kann, die darin bestehen, daß die unmittelbare Beleuchtung der Skala durch eine zwischen Beobachter und Gerät befindliche und in Blickrichtung des Beobachters strahlende Lichtquelle infolge Reflexion an blanken Stellen des Gerätes eine Blendwirkung verursacht, kann eine durchscheinende Skala vorgesehen werden, die durch eine dahinter angeordnete, nach der Ablesung zu entfernende Lichtquelle erleuchtet wird. Since the reading in the viewfinder M in cavities or on other strongly darkened Place Difficulties can be that the direct lighting of the scale by one located between the observer and the device and in the direction of view the observer's radiant light source as a result of reflection at bare areas of the If the device causes glare, a translucent scale can be provided by a light source arranged behind it, to be removed after the reading becomes enlightened.

In den Abb. 6 und 7 sind die Bilder der Skala im festen und im beweglichen Spiegelsystem für zwei verschiedene Winkelstellungen der Spiegel grundsätzlich dargestellt. Die rechte Hälfte jeder Darstellung entspricht dem Bild R im festen, die linke Hälfte dem Bild d N1 und N2 im beweglichen Spiegelsystem. In Figs. 6 and 7 the images of the scale are in the fixed and in the moving one Mirror system shown in principle for two different angular positions of the mirror. The right half of each representation corresponds to the image R in the solid, the left half the image d N1 and N2 in the movable mirror system.

Um die Standsicherheit des Gerätes bei den in Frage kommenden kleinen Meßlängen (zwischen I,5 und 3 mm) zu erhöhen, bildet die feste Meßspitze B des Gerätes in der aus Abb. 8 ersichtlichen Weise einen Teil der Brücke S. Die MeßspitzeB, durch die in bezug auf A die Meßlänge des Gerätes bestimmt wird, sitzt fest an der Brücke S; die Stütze U am anderen Ende der Brücke ist dagegen in der Meßrichtung beweglich ausgebildet. Der Rahmen V ist bei B' auf der BrückeS gelagert. To ensure the stability of the device for the small ones in question The fixed measuring tip B of the device is used to increase the measuring lengths (between 1.5 and 3 mm) in the manner shown in Fig. 8 through part of the bridge S. Die MeßspitzeB, through which is determined in relation to A, the measuring length of the device, sits firmly on the bridge S; the support U at the other end of the bridge, on the other hand, is movable in the measuring direction educated. The frame V is mounted on the bridge S at B '.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Extensometer with a mechanical-optical System for magnifying the measured value, in which the optical system consists of a fixed and one next to it rotatably arranged and driven by a movable measuring tip Mirror and a fixed mirror opposite these two mirrors and the display scale is arranged on the device itself, characterized in that next to the fixed mirror opposite the fixed and rotating mirror (Q, L) (P) a second with the first-mentioned rotatable mirror (L) from the movable one Measuring tip (A) made by means of an interposed multiple leverage (C, D, E, G, 1) counter-rotating mirror (K) and sideways near this second one Mirror pair (P, K) the display scale (0) are arranged as well as in that of the scale (0) from the path of the light beam traversed via the mirrors (Q, P or L, K) eipstellbaren mirror viewfinder (M) is attached so that in this one of the fixed and movable pair of mirrors (Q, P and L, K) mirrored around the magnified measured value images of the scale (0) shifted against each other next to each other in the same optical way Distance from the beholder's eye.

2. strain gauge according to claim I, characterized in that the The viewfinder mirror (M) is a concave mirror.

3. extensometer according to claim I, wherein an e measuring tip on one Bridge is arranged, characterized in that the bridge (S) on which to increase To ensure the stability of the device, the fixed measuring tip (B) is arranged at one end has a pivot bearing that supports the device and is located at the opposite end supported against the test specimen by a support (U) which can be moved in the measuring direction.