RU2393425C1 - Procedure for evaluation of temperature and deformation of part - Google Patents
Procedure for evaluation of temperature and deformation of part Download PDFInfo
- Publication number
- RU2393425C1 RU2393425C1 RU2009117357/28A RU2009117357A RU2393425C1 RU 2393425 C1 RU2393425 C1 RU 2393425C1 RU 2009117357/28 A RU2009117357/28 A RU 2009117357/28A RU 2009117357 A RU2009117357 A RU 2009117357A RU 2393425 C1 RU2393425 C1 RU 2393425C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- resistance
- temperature
- deformation
- strain
- measuring device
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам определения термофизических величин и может быть использовано для определения температуры и деформации детали при их одновременном воздействии на деталь.The invention relates to methods for determining thermophysical quantities and can be used to determine the temperature and deformation of a part while simultaneously affecting the part.
Известен способ определения температуры и деформации детали [Шахматов Д.Т. Высокотемпературная тензометрия. Методики и тензорезисторы. М.: Атомиздат, 1980, с.26, рис.1.2 (е)], при котором используют термопару и тензодатчик, расположенные рядом на детали в одинаковых температурных условиях, подвергают деталь с датчиком воздействию температуры и воздействию, вызывающему деформацию, измеряют сопротивления термопары и тензорезистора и по их паспортным характеристикам определяют величину деформации детали при данной температуре.A known method for determining the temperature and deformation of a part [D. Chess. High temperature strain gauge. Methods and strain gauges. M .: Atomizdat, 1980, p.26, Fig.1.2 (e)], in which a thermocouple and a strain gauge located next to the part in the same temperature conditions are used, the part with the sensor is exposed to temperature and deformation, the thermocouple resistance is measured and the strain gauge and their passport characteristics determine the magnitude of the deformation of the part at a given temperature.
Известен способ определения температуры и деформации детали [Клокова Н.П. Тензорезисторы. М.: Машиностроение, 1990, с.146], при котором используют измерительное устройство, которое содержит два чувствительных элемента, установленных на одной основе - термометр сопротивления и тензодатчик, подвергают деталь с датчиком воздействию температуры и воздействию, вызывающему деформацию, измеряют сопротивления термометра и тензорезистора и по их паспортным характеристикам определяют температуру и величину деформации детали при данной температуре.A known method for determining the temperature and deformation of a part [Klokova N.P. Strain gages. M .: Mashinostroenie, 1990, p.146], in which a measuring device is used that contains two sensing elements mounted on the same basis — a resistance thermometer and a strain gauge, expose the part with the sensor to temperature and to deformation, measure the resistance of the thermometer and the strain gauge and their passport characteristics determine the temperature and the magnitude of the deformation of the part at a given temperature.
Следует отметить, что в обоих случаях показания термопары и термометра сопротивления при одновременном изменении температуры и деформации детали зависят не только от влияния на деталь температуры, но и от деформации, как и показания тензорезистора зависят от температуры. Однако эти влияния на конечном результате, полученном данным способом, не учитываются. Следовательно, к недостаткам известных способов можно отнести невысокую точность определения температуры и деформации детали при их одновременном воздействии на деталь.It should be noted that in both cases, the readings of the thermocouple and resistance thermometer while changing the temperature and deformation of the part depend not only on the influence of the temperature on the part, but also on deformation, as well as the readings of the strain gauge depend on temperature. However, these effects on the final result obtained by this method are not taken into account. Therefore, the disadvantages of the known methods can be attributed to the low accuracy of determining the temperature and deformation of the part while simultaneously affecting the part.
Технической задачей изобретения является повышение точности определения температуры и деформации детали в условиях их одновременного изменения за счет применения в качестве измерительного устройства двух тензорезисторов.An object of the invention is to increase the accuracy of determining the temperature and deformation of the part under conditions of their simultaneous change due to the use of two strain gauges as a measuring device.
Поставленная техническая задача решается следующим образом.The technical task is solved as follows.
В способе определения температуры и деформации детали, при котором используют измерительное устройство, содержащее два чувствительных элемента, смонтированных на одной основе, один из которых тензорезистор, устанавливают измерительное устройство на деталь, подвергают деталь одновременному воздействию температуры t и воздействию, вызывающему деформацию ε, измеряют при этом изменение сопротивления ΔRtε на каждом элементе.In the method for determining the temperature and deformation of a part, in which a measuring device is used that contains two sensing elements mounted on the same base, one of which is a strain gauge, the measuring device is mounted on the part, the part is exposed to temperature t and deformation ε simultaneously, measured at this change in resistance ΔR tε on each element.
Новым в предлагаемом способе является то, что в качестве второго чувствительного элемента используют тензорезистор, установленный под углом к первому тензорезистору, после установки измерительного устройства на деталь выполняют градуировку измерительного устройства, для чего подвергают измерительное устройство воздействию, вызывающему заданные деформации детали, измеряют при этом изменение сопротивления каждого тензорезистора и получают зависимости изменения сопротивлений тензорезисторов от деформации детали, вычисляют коэффициент m отношения этих изменений сопротивлений, затем подвергают измерительное устройство воздействию заданных температур, измеряют при этом изменения сопротивлений каждого тензорезистора и получают зависимости сопротивлений тензорезисторов от температуры, вычисляют коэффициент n отношения этих изменений сопротивлений, далее по измеренным значениям ΔRtε на каждом тензорезисторе вычисляют изменение сопротивления ΔRt, соответствующее температуре t, и ΔRε, соответствующее деформации ε, по формулам:New in the proposed method is that as a second sensitive element, a strain gauge is used, installed at an angle to the first strain gauge, after installing the measuring device on the part, the calibration of the measuring device is performed, for which the measuring device is subjected to the action that causes the specified deformation of the part, and the change is measured the resistance of each strain gauge and get the dependence of the resistance of the strain gauges on the deformation of the part, calculate the coefficients tent is the ratio of these resistance changes, then the measuring device is exposed to the set temperatures, the changes in the resistance of each strain gage are measured and the dependences of the resistance of the resistance gages on the temperature are obtained, the coefficient n of the ratio of these resistance changes is calculated, then the change in resistance is calculated from the measured values of ΔR tε for each resistance gage ΔR t corresponding to the temperature t, and ΔR ε corresponding to the strain ε, according to the formulas:
где - изменение сопротивления, измеренного при температуре t и деформации ε на тензорезисторе, для которого определяют ΔRt и ΔRε;Where - change in resistance measured at temperature t and strain ε on a strain gauge, for which ΔR t and ΔR ε are determined;
- изменение сопротивления, измеренного при температуре t и деформации ε на другом тензорезисторе. - change in resistance measured at temperature t and strain ε on another strain gauge.
Затем по полученным зависимостям изменений сопротивлений тензорезисторов от температуры и от деформации детали определяют температуру t детали и величину деформации детали ε в месте установки тензорезисторов.Then, according to the obtained dependences of the changes in the resistance of the strain gauges on temperature and on the deformation of the part, the temperature t of the part and the magnitude of the deformation of the part ε at the installation site of the strain gages are determined.
Заявляемый способ реализуется следующим образом.The inventive method is implemented as follows.
На детали под углом друг к другу устанавливают два тензорезистора. Подвергают деталь воздействию, вызывающему заданные деформации, измеряя при этом сопротивления обоих тензорезисторов. На основании полученных данных строят графики зависимостей изменения сопротивлений тензорезисторов от деформации. Вычисляют коэффициент m отношения изменений сопротивлений тензорезисторов.Two strain gages are mounted on the part at an angle to each other. They expose the part to the action that causes the given deformations, while measuring the resistances of both strain gauges. Based on the obtained data, graphs of the dependences of the change in resistance of strain gauges on deformation are constructed. The coefficient m of the ratio of the resistance changes of the strain gauges is calculated.
Затем подвергают тензорезисторы воздействию заданных температур, при этом также измеряют изменения сопротивлений обоих тензорезисторов и строят графики зависимостей сопротивлений тензорезисторов от температуры. Вычисляют коэффициент n отношения изменений сопротивлений тензорезисторов.The strain gages are then exposed to the set temperatures, while also measuring the changes in the resistances of both strain gages and plotting the temperature dependence of the resistance of the strain gages. The coefficient n of the ratio of the resistance changes of the strain gauges is calculated.
Далее подвергают деталь одновременному воздействию температуры t и воздействию, вызывающему деформацию ε, при этом измеряют ΔRtε - изменение сопротивления каждого тензорезистора.Next, the part is subjected to the simultaneous influence of temperature t and the effect that causes deformation ε, while ΔR tε is measured - the change in resistance of each strain gauge.
Вычисляют изменение сопротивления ΔRt, соответствующее температуре t, и ΔRε, соответствующее деформации ε, по формулам:The change in resistance ΔR t corresponding to temperature t and ΔR ε corresponding to deformation ε are calculated by the formulas:
где - изменение сопротивления, измеренного при температуре t и деформации ε на тензорезисторе, для которого определяют ΔRt и ΔRε;Where - change in resistance measured at temperature t and strain ε on a strain gauge, for which ΔR t and ΔR ε are determined;
- изменение сопротивления, измеренного при температуре t и деформации ε на другом тензорезисторе. - change in resistance measured at temperature t and strain ε on another strain gauge.
После этого по полученным зависимостям изменений сопротивлений тензорезисторов от температуры и от деформации детали определяют температуру t детали и величину деформации детали ε в месте установки тензорезисторов.After this, the temperature dependences of the resistance of the strain gages on temperature and on the deformation of the part are used to determine the temperature t of the part and the amount of deformation of the part ε at the installation site of the strain gages.
На прилагаемых чертежах изображено:The accompanying drawings show:
фиг.1 - схема установки тензорезисторов;figure 1 - installation diagram of strain gauges;
фиг.2 - графики зависимости изменений сопротивлений тензорезисторов от деформации;figure 2 - graphs of the changes in the resistance of the strain gauges from deformation;
фиг.3 - графики зависимости изменений сопротивлений тензорезисторов от температуры.figure 3 - graphs of the changes in the resistance of the strain gauges from temperature.
Пример конкретного выполненияConcrete example
Способ был реализован в экспериментальной установке для нагрева и нагружения детали. Для эксперимента была использована балка, выполненная из стали ЭИ437Б. В качестве датчика использованы два тензорезистора КФ5П-3-100-Б12. Тензорезисторы 1 и 2 были установлены на деталь 3, выполненную в виде балки, как показано на фиг.1. Деформация ε создается нагрузкой Р.The method was implemented in an experimental setup for heating and loading the part. For the experiment, a beam made of steel EI437B was used. Two KF5P-3-100-B12 strain gages were used as a sensor. Strain gages 1 and 2 were installed on part 3, made in the form of a beam, as shown in figure 1. The deformation ε is created by the load P.
Вначале выполняют определение зависимостей изменения сопротивлений и тензорезисторов 1 и 2 от деформации, для чего при постоянной температуре t=22°C и заданной деформации ε проводятся измерения изменения сопротивления на каждом тензорезисторе. На основании полученных данных, представленных в таблице 1, вычисляют коэффициент и строят график зависимости (фиг.2) изменений сопротивлений тензорезисторов 1 и 2 от деформации ε.First, the dependencies of the resistance changes are determined. and strain gauges 1 and 2 from deformation, for which, at a constant temperature t = 22 ° C and a given strain ε, resistance changes are measured on each strain gauge. Based on the obtained data presented in table 1, calculate the coefficient and plotting the dependence (Fig. 2) of changes in the resistances of the strain gages 1 and 2 against the strain ε.
Затем определяют зависимости изменения сопротивлений тензорезисторов от температуры. Поскольку в данном примере тензорезисторы установлены одинаковые, то их сопротивления, соответствующие температуре t, будут одинаковыми, следовательно, при изменении температуры t достаточно измерить сопротивление только одного тензорезистора . При этом получается, что коэффициент n=1. На основании полученных данных, представленных в таблице 2, строится график зависимости (фиг.3) изменения сопротивления тензорезистора 1 от температуры t.Then, the temperature dependence of the resistance of the strain gages is determined. Since the strain gauges are the same in this example, their resistances corresponding to the temperature t will be the same, therefore, when the temperature t is changed, it is sufficient to measure the resistance of only one strain gauge . It turns out that the coefficient n = 1. Based on the data presented in table 2, a graph is plotted (3) of the resistance of the strain gauge 1 on temperature t.
После этого деталь 3 (фиг.1) подвергается одновременному воздействию температуры t и воздействию деформации ε. При этом проводится измерение сопротивлений тензорезисторов 1 и 2 (фиг.1). Для проверки работоспособности способа значения температуры t и деформации ε заранее известны. Результаты измерения представлены в таблице 3.After that, part 3 (Fig. 1) is subjected to the simultaneous action of temperature t and the effect of deformation ε. In this case, a measurement of the resistances of the strain gauges 1 and 2 (figure 1). To verify the operability of the method, the values of temperature t and strain ε are known in advance. The measurement results are presented in table 3.
Например, в какой-то момент времени =925×10-4; =-60×10-4.For example, at some point in time = 925 × 10 -4 ; = -60 × 10 -4 .
Подставив известные значения в формулу, получим сопротивление тензорезистора 1, соответствующее температуре t:Substituting the known values in the formula, we obtain the resistance of the strain gauge 1 corresponding to the temperature t:
По графику зависимости (фиг.3) сопротивления тензорезистора 1 (фиг.1) от температуры t определяем температуру объекта в момент измерения: t=73°C (фактическая (см. таблицу 3) t=75°C).According to the graph of the dependence (Fig. 3) of the resistance of the strain gauge 1 (Fig. 1) versus temperature t, we determine the temperature of the object at the time of measurement: t = 73 ° C (actual (see table 3) t = 75 ° C).
И, наконец, определяем деформацию ε:And finally, we determine the strain ε:
По графику зависимости (фиг.2) сопротивления тензорезистора 1 (фиг.1) находим ε=403·10-4 (фактическая ε=390·10-4).According to the graph of the dependence (figure 2) of the resistance of the strain gauge 1 (figure 1) we find ε = 403 · 10 -4 (actual ε = 390 · 10 -4 ).
При проверке работоспособности способа и оценки точности измерений были обработаны результаты измерений во всех контрольных точках в диапазоне температур до 150°С и деформаций до ε=390·10-4 и получены результаты, представленные в таблице 4.When checking the operability of the method and assessing the accuracy of measurements, the results of measurements at all control points in the temperature range up to 150 ° C and strains up to ε = 390 · 10 -4 were processed and the results are shown in Table 4.
Таким образом, средняя абсолютная погрешность измерения температуры Δtср.=0,5°С и деформации Δεср.=6,3·10-4, что для данного рода технических измерений вполне приемлемо. Следовательно, предложенный способ позволяет при измерении температуры и деформации детали в условиях их одновременного изменения исключить влияние температуры на измерение деформации и наоборот, обеспечивая тем самым повышение точности измерений.Thus, the average absolute error of temperature measurement Δ tav. = 0.5 ° С and deformations Δε avg. = 6.3 · 10 -4 , which is quite acceptable for this kind of technical measurements. Therefore, the proposed method allows to measure the temperature and deformation of the part under conditions of their simultaneous change to exclude the influence of temperature on the strain measurement and vice versa, thereby increasing the accuracy of measurements.
Claims (1)
и ΔRε=ΔRtε-ΔRt,
или и ΔRt=ΔRtε-ΔRε,
где - изменение сопротивления, измеренного при температуре t и деформации ε на тензорезисторе, для которого определяют ΔRt и ΔRε;
- изменение сопротивления, измеренного при температуре t и деформации ε на другом тензорезисторе;
затем по полученным зависимостям изменений сопротивлений тензорезисторов от температуры и от деформации детали определяют температуру t детали и величину деформации детали ε в месте установки тензорезисторов. A method for determining the temperature and deformation of a part, in which a measuring device is used that contains two sensing elements mounted on one base, one of which is a strain gauge, install the measuring device on the part, expose the part to the temperature t and the deformation ε, and measure it a change in resistance ΔR tε on each element, characterized in that a strain gauge installed at an angle is used as the second sensitive element to the first strain gauge, after installing the measuring device on the part, the calibration of the measuring device is performed, for which the measuring device is subjected to the action that causes the specified strain of the part, the change in resistance of each strain gauge is measured and the dependences of the change in resistance of the strain gages on the strain of the part are obtained, the coefficient m of the ratio of these changes is calculated resistance, then expose the measuring device to the set temperature, measure while changes in the resistances of each strain gage and obtain the temperature dependence of the resistance of the strain gages, calculate the ratio n of the ratio of these resistance changes, then, from the measured values of ΔR tε on each strain gauge, calculate the resistance changes ΔR t corresponding to temperature t and ΔR ε corresponding to deformation ε using the formulas:
and ΔR ε = ΔR tε -ΔR t ,
or and ΔR t = ΔR tε -ΔR ε ,
Where - change in resistance measured at temperature t and strain ε on a strain gauge, for which ΔR t and ΔR ε are determined;
- change in resistance measured at temperature t and strain ε on another strain gauge;
then, according to the obtained dependences of the changes in the resistance of the strain gauges on temperature and on the deformation of the part, the temperature t of the part and the amount of deformation of the part ε at the installation site of the strain gages are determined.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009117357/28A RU2393425C1 (en) | 2009-05-06 | 2009-05-06 | Procedure for evaluation of temperature and deformation of part |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009117357/28A RU2393425C1 (en) | 2009-05-06 | 2009-05-06 | Procedure for evaluation of temperature and deformation of part |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2393425C1 true RU2393425C1 (en) | 2010-06-27 |
Family
ID=42683728
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009117357/28A RU2393425C1 (en) | 2009-05-06 | 2009-05-06 | Procedure for evaluation of temperature and deformation of part |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2393425C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109405990A (en) * | 2018-11-27 | 2019-03-01 | 广东电网有限责任公司惠州供电局 | A kind of system for detecting temperature |
-
2009
- 2009-05-06 RU RU2009117357/28A patent/RU2393425C1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109405990A (en) * | 2018-11-27 | 2019-03-01 | 广东电网有限责任公司惠州供电局 | A kind of system for detecting temperature |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Montero et al. | Uncertainties associated with strain-measuring systems using resistance strain gauges | |
CN101206148B (en) | Method for correct measurement of hyperthermia stress-strain | |
Le Menn | About uncertainties in practical salinity calculations | |
CN104390932A (en) | Method for detecting moisture content of wood on basis of infrared differential spectrum technology | |
Wen et al. | Evaluation of a self-correcting dual probe heat pulse sensor | |
RU2393425C1 (en) | Procedure for evaluation of temperature and deformation of part | |
Roths et al. | Strain calibration of optical FBG-based strain sensors | |
CN110940265A (en) | Large strain correction measurement method applied to rapid loading acquisition system of static strength test | |
KR20170140207A (en) | Torque meter for strain measurement | |
Gasparre et al. | Techniques for performing small-strain probes in the triaxial apparatus | |
KR20090014711A (en) | Method of calibrating a pressure gauge and system for calibrating a pressure gauge using the same | |
WO2014036010A1 (en) | Shear displacement extensometer | |
RU2307997C1 (en) | Method of adjusting strain-gages | |
CN201373729Y (en) | Calibrating device for displacement sensor of concrete early age shrinkage property tester | |
CN106403868A (en) | Crack width change dynamic monitoring method based on strain induction | |
Suknev | Determination of elastic properties of rocks under varying temperature | |
CN105738407B (en) | Anchor cup thermal expansion coefficient detection method and detection device | |
Burkinshaw | What is the moisture meter trying to tell us? | |
Yadav et al. | Investigations on measurement uncertainty and stability of pressure dial gauges and transducers | |
RU2276781C1 (en) | Method for determining heat conductivity of materials | |
Tanesi et al. | New AASHTO T336-09 Coefficient of Thermal Expansion Test Method: How Will It Affect You? | |
Rodrigues et al. | Laboratory and field comparison of long-gauge strain sensing technologies | |
Bearinger et al. | A fully distributed strain rosette using high definition fiber optic sensing | |
CN111879448B (en) | Soil stress testing device, soil stress testing method and soil stress measuring system | |
Aydemir et al. | Quality of material tensile test |