RU2025658C1

RU2025658C1 - Deformation measuring sensor

Info

Publication number: RU2025658C1
Authority: RU
Inventors: В.Н. Савостьянов; А.С. Исайкин; А.В. Старчевский; А.Н. Моргунов
Original assignee: Савостьянов Вадим Николаевич
Priority date: 1991-04-29
Filing date: 1991-04-29
Publication date: 1994-12-30

Abstract

FIELD: experimental investigations. SUBSTANCE: deformation sensor has a photoelastic member, auxiliary second photoelastic member in which deformations equal in absolute values to deformations compensated for are produced, the second member being fixed in a rigid holder. EFFECT: widened measurement range. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к экспериментальным исследованиям напряженно-деформированного состояния сооружений и конструкций с применением фотоупругих датчиков. The invention relates to experimental studies of the stress-strain state of structures and structures using photoelastic sensors.

Во многих случаях при измерениях деформаций необходимо исключать (компенсировать) дополнительные деформации, например температурные, обусловленные различными коэффициентами линейного расширения материалов фотоупругого датчика и обследуемой конструкции или разностью температур в момент наклейки датчика и в момент снятия отсчета. Дополнительные деформации могут быть также вызваны временными или постоянными нагрузками, влияние которых по тем или иным причинам необходимо компенсировать. In many cases, when measuring deformations, it is necessary to exclude (compensate) additional deformations, for example, temperature deformations, caused by different coefficients of linear expansion of the materials of the photoelastic sensor and the structure under study, or by the temperature difference at the time of the sticker of the sensor and at the time of reading. Additional deformations can also be caused by temporary or permanent loads, the effect of which for one reason or another needs to be compensated.

Известен датчик для измерения деформаций, состоящий из фотоупругого элемента и термокомпенсационной части, имеющих разные коэффициенты линейного расширения. Размеры частей датчика подбираются такими, чтобы суммарная температурная деформация датчика равнялась температурной деформации исследуемой конструкции на этом участке. A known sensor for measuring deformation, consisting of a photoelastic element and thermocompensation part having different coefficients of linear expansion. The dimensions of the sensor parts are selected so that the total temperature deformation of the sensor is equal to the temperature deformation of the investigated structure in this area.

Недостатком этого устройства является ограниченный диапазон измеряемых деформаций, так как наличие компенсационной части при сохранении базы датчика приводит к уменьшению длины его чувствительной части - фотоупругого элемента. Следует также отметить, что ограниченный выбор материала компенсационной части - в основном это керамика, материал хрупкий и труднообрабатываемый - затрудняет практическое применение датчиков этого типа. Кроме того, известный датчик может компенсировать только дополнительные температурные деформации. The disadvantage of this device is the limited range of measured strains, since the presence of the compensation part while maintaining the sensor base leads to a decrease in the length of its sensitive part - the photoelastic element. It should also be noted that the limited choice of the material of the compensation part — mainly ceramic, the material is brittle and difficult to process — complicates the practical use of this type of sensor. In addition, the known sensor can only compensate for additional temperature deformations.

Цель изобретения - расширение диапазона измерения деформаций. The purpose of the invention is the expansion of the strain measurement range.

Это достигается тем, что датчик снабжен вторым фотоупругим элементом, который выполнен с предварительными деформациями, равными по абсолютной величине компенсируемым (дополнительным) деформациям. Для создания этих деформаций второй дополнительный фотоупругий элемент может быть закреплен в жесткой обойме, которая может перемещаться в плоскости, перпендикулярной оптической оси датчика, для корректировки начальной картины интерференционных полос. This is achieved by the fact that the sensor is equipped with a second photoelastic element, which is made with preliminary deformations equal in absolute value to compensated (additional) deformations. To create these deformations, the second additional photoelastic element can be fixed in a rigid cage, which can be moved in a plane perpendicular to the optical axis of the sensor to adjust the initial pattern of interference fringes.

На чертеже изображен датчик для измерения деформаций. The drawing shows a sensor for measuring strain.

Он состоит из концевика датчика 1, который приклеивается к поверхности обследуемой конструкции, фотоупругого элемента датчика с "замороженной" картиной полос, предназначенного для закрепления на объекте 2, жесткой обоймы в виде рамки 3, второго фотоупругого элемента с предварительными деформациями, равными по абсолютной величине компенсируемым деформациям, вклеенного в жесткую обойму. It consists of a probe end 1, which is glued to the surface of the examined structure, a photoelastic sensor element with a “frozen” pattern of strips intended to be fixed on object 2, a rigid clip in the form of a frame 3, and a second photoelastic element with preliminary deformations equal in absolute value to compensated deformations glued to a rigid clip.

Компенсация дополнительных напряжений, например температурных, с помощью предложенного датчика осуществляется следующим образом. Compensation of additional voltages, such as temperature, using the proposed sensor is as follows.

На исследуемую конструкцию прикрепляют датчик для измерения деформаций. Второй фотоупругий элемент из того же материала, что и чувствительный фотоупругий элемент датчика, закрепляют в жесткой обойме, выполненной из материала с таким же коэффициентом линейного расширения, что и материал обследуемой конструкции. При этом желательно вставлять в обойму фотоупругий элемент при той же температуре, что и при установке самого датчика на конструкцию. A sensor for strain measurement is attached to the test structure. The second photoelastic element of the same material as the sensitive photoelastic element of the sensor is fixed in a rigid cage made of a material with the same coefficient of linear expansion as the material of the examined design. In this case, it is desirable to insert a photoelastic element into the holder at the same temperature as when installing the sensor itself on the structure.

При изменении температуры в чувствительном фотоупругом элементе датчика оптическая разность хода обусловлена совместным действием основных, например силовых, и дополнительных температурных деформаций, а оптическая разность хода, возникающая во втором фотоупругом элементе, адекватна температурным деформациям датчика. Для снятия отсчета с датчика для измерения деформаций второй фотоупругий элемент размещают перед датчиком по линии просвечивания. При этом в результате сложения двух интерференционных полей возникает картина полос, соответствующая основным деформациям. When the temperature in the sensitive photoelastic element of the sensor changes, the optical path difference is due to the combined action of the main, for example, power, and additional temperature deformations, and the optical path difference that occurs in the second photoelastic element is adequate to the temperature deformations of the sensor. To take a read from the sensor for measuring deformations, a second photoelastic element is placed in front of the sensor along the transmission line. In this case, as a result of the addition of two interference fields, a pattern of bands corresponding to the main deformations appears.

Предлагаемый датчик для измерения деформаций позволяет также определить ту часть общей регистрируемой основным фотоупругим элементом деформации, которая соответствует изучаемому процессу или виду нагружения (например, деформация ползучести или деформации, вызванные действием временной нагрузки при наличии постоянной). Для этого используется схема измерений (см. чертеж), в которой во втором фотоупругом элементе создается оптическая разность хода, эквивалентная величине компенсируемой части деформаций (нагрузок). The proposed sensor for measuring strains also allows you to determine the part of the total strain recorded by the main photoelastic element that corresponds to the studied process or type of loading (for example, creep strain or deformation caused by the action of a temporary load in the presence of a constant). For this, a measurement scheme is used (see the drawing), in which an optical path difference is created in the second photoelastic element, which is equivalent to the value of the compensated part of the deformations (loads).

Claims

1. A SENSOR FOR MEASURING DEFORMATIONS, comprising a first photoelastic element intended to be mounted on an object, characterized in that, in order to expand the measuring range, it is equipped with a second photoelastic element mounted in front of the first with the possibility of movement in a plane perpendicular to the optical axis of the sensor, and performed with preliminary deformations equal in absolute value to compensated deformations.

2. The sensor according to claim 1, characterized in that the second additional photoelastic element is fixed in a rigid clip.