RU2422785C1 - Multicomponent displacement pickup - Google Patents
Multicomponent displacement pickup Download PDFInfo
- Publication number
- RU2422785C1 RU2422785C1 RU2009140648/28A RU2009140648A RU2422785C1 RU 2422785 C1 RU2422785 C1 RU 2422785C1 RU 2009140648/28 A RU2009140648/28 A RU 2009140648/28A RU 2009140648 A RU2009140648 A RU 2009140648A RU 2422785 C1 RU2422785 C1 RU 2422785C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hollow cone
- ring
- elastic sections
- cylindrical
- elastic
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Force In General (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения деформаций и перемещений, и предназначено для измерения статических или плавно меняющихся радиальных перемещений.The invention relates to measuring equipment, in particular to devices for measuring deformations and displacements, and is intended for measuring static or smoothly changing radial displacements.
Известно «Тензометрическое устройство для определения радиальных усилий» (АС СССР №158433 от 19.10.63 г., G01L), содержащее упругие элементы, выполненные в виде лепестков, образованных прорезной с торца втулкой, деформация одного или нескольких лепестков регистрируется тензодатчиками. Недостатком устройства является низкая чувствительность упругого элемента, выполненного в виде цилиндрической прорезной втулки, невозможность измерения составляющих по всем направлениям деформаций.Known "Strain gauge for determining radial forces" (USSR AS No. 158433 of 10.19.63, G01L), containing elastic elements made in the form of petals formed by a slotted groove from the end of the sleeve, the deformation of one or more petals is recorded by the strain gauges. The disadvantage of this device is the low sensitivity of the elastic element, made in the form of a cylindrical slotted sleeve, the inability to measure components in all directions of deformation.
Известен «Датчик для измерения сил» (АС СССР №198735, G01L), у которого упругий элемент представляет собой круговой набор секторных рессор, каждая из которых состоит из двух спаренных балок равного сопротивления. Недостатком устройства является определение лишь усредненного радиального перемещения.The well-known "Sensor for measuring forces" (USSR AS No. 198735, G01L), in which the elastic element is a circular set of sector springs, each of which consists of two paired beams of equal resistance. The disadvantage of this device is the determination of only the average radial displacement.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является «Цанговый динамометр» (АС СССР №503148 от 15.02.76 г., G01L 1/04), содержащий чувствительный элемент в виде втулки, в которую со стороны цанги запрессованы основная и дополнительная консольные балки, радиальные деформации которых регистрируется с помощью индикаторов. Недостатком устройства является то, что точки измерения радиальных деформаций разнесены по оси устройства, что не позволяет проводить измерение в одном поперечном сечении. Кроме того, в силу того, что консольные балки, являющиеся упругими элементами, расположены телескопически, а следовательно, радиальная деформация одной внутренней балки будет влиять на деформацию внешней ближайшей к ней балки, то есть будет возникать погрешность измерений, которую трудно учесть.Closest dynamometer (AS USSR No. 503148 of 02.15.76, G01L 1/04), which contains a sensing element in the form of a sleeve into which the main and additional cantilever are pressed from the collet side, is closest to the invention in technical essence and the achieved result. beams, radial deformations of which are recorded using indicators. The disadvantage of this device is that the points of measurement of radial strains are spaced along the axis of the device, which does not allow measurement in one cross section. In addition, due to the fact that the cantilever beams, which are elastic elements, are located telescopically, and therefore, the radial deformation of one inner beam will affect the deformation of the external beam nearest to it, i.e. there will be a measurement error that is difficult to take into account.
Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства, за счет непрерывного измерения составляющих радиальных перемещений по всем направлениям.The objective of the invention is to expand the functionality of the device, due to the continuous measurement of the components of radial displacements in all directions.
Задача изобретения решается тем, что устройство выполнено следующим образом: многокомпонентный датчик перемещений снабжен силоприемным элементом, выполненным в виде упругого цилиндрического стержня, жестко защемленного во внутренней проточке корпуса датчика, а чувствительный элемент выполнен в виде двух полых конусов, сопряженных своими основаниями большого диаметра с цилиндрическим кольцом и разрезанных по образующим на ряд упругих секций, при этом первый полый конус жестко скреплен своим малым основанием с корпусом и посредством контакта боковой внешней конической поверхностью с внутренней конической поверхностью цанги, установленной с возможностью осевого перемещения и фиксируемой с помощью прижимной втулки, второй полый конус, состоящий из упругих секций с тензодатчиками, установленными в области наибольших деформаций, соединен с первым полым конусом с помощью цилиндрического кольца, ограничивающего перемещение цанги, каждая из упругих секций представляет собой сдвоенные балки, размещенные по кольцу, защемленные с одной стороны во внутренней проточке корпуса, а с другой стороны - контактирующие с цилиндрической поверхностью силоприемного элемента посредством ограничительного пружинного кольца, установленного со стороны свободного конца упругих секций и ограничивающего радиальные перемещения упругих секций.The objective of the invention is solved in that the device is made as follows: a multicomponent displacement sensor is equipped with a force-receiving element made in the form of an elastic cylindrical rod rigidly pinched in the internal groove of the sensor case, and the sensitive element is made in the form of two hollow cones, conjugated by their bases of large diameter with a cylindrical ring and cut along forming a series of elastic sections, while the first hollow cone is rigidly fastened with its small base to the body and by the contact of the lateral outer conical surface with the inner conical surface of the collet, mounted with axial movement and fixed with a clamping sleeve, the second hollow cone, consisting of elastic sections with strain gauges installed in the region of greatest deformations, is connected to the first hollow cone using a cylindrical ring, restricting the movement of the collet, each of the elastic sections is a double beam placed on a ring, pinched on one side in the inner groove of the core pusa, and on the other hand, in contact with the cylindrical surface of the force receiving element by means of a restrictive spring ring mounted on the free end of the elastic sections and limiting the radial movement of the elastic sections.
На фиг.1 представлено устройство в разрезе, на фиг.2 - варианты исполнения консоли силоприемного элемента датчика, а на фиг.3 - силовая схема датчика.Figure 1 shows the device in section, figure 2 - options for the console of the power element of the sensor, and figure 3 - power circuit of the sensor.
Устройство содержит корпус 1, цангу 2, размещенную с возможностью перемещения вдоль продольной оси корпуса и фиксируемую с помощью прижимной втулки 3, силоприемный элемент 4, выполненный в виде упругого цилиндрического стержня, жестко защемленного во внутренней проточке корпуса 1 датчика, чувствительный элемент 5, выполненный в виде двух полых конусов 6, 7, сопряженных своими основаниями большого диаметра с цилиндрическим кольцом 8 и разрезанных по образующим на ряд упругих секций 9, снабженных тензодатчиками 10.The device comprises a housing 1, a collet 2, arranged to move along the longitudinal axis of the housing and fixed with a clamping sleeve 3, a
Первый полый конус 6 своей наружной конической поверхностью, совместно с цангой 2, служит для крепления силоприемного элемента 4, а второй полый конус 7 собственно является упругим элементом, состоящим из ряда упругих секций 9, расположенных по кольцу, на внутренней поверхности которых, в зоне максимальных деформаций, наклеены тензодатчики 10. Первый полый конус 6 обладает большей жесткостью по сравнению со вторым полым конусом 7, он имеет большую толщину оболочки, чем второй полый конус 7, и, помимо этого, его подкрепляет с внешней стороны цанга 2, фиксируемая прижимной втулкой 3.The first hollow cone 6 with its outer conical surface, together with the collet 2, serves to fasten the force-receiving
Второй полый конус 7, состоящий из упругих секций 9 с тензодатчиками 10, установленными в области наибольших деформаций, соединен с первым полым конусом 6 с помощью цилиндрического кольца 8, ограничивающего перемещение цанги 2.The second hollow cone 7, consisting of
Каждая упругая секция 9 представляет собой сдвоенные балки, защемленные с одной стороны во внутренней проточке корпуса 1 и контактирующие с внутренней поверхностью цанги 2, а с другой стороны опирающиеся посредством контакта на цилиндрическую поверхность силоприемного элемента 4 посредством ограничительного пружинного кольца 12, установленного со стороны свободного конца упругих секций 9 и ограничивающего радиальные перемещения упругих секций.Each
В своей передней части малого основания, контактирующего с силоприемным элементом 4, второй полый конус 7 имеет цилиндрический переходник 11 с наружной канавкой под ограничительное пружинное кольцо 12. Наличие пружинного кольца 12 малой жесткости создает возможность ограничения радиальных деформаций упругих секций 9 в пределах (0,1-0,2) длины упругой секции 9 и обеспечивает непрерывный контакт с цилиндрической поверхностью силоприемного элемента 4.In its front part of the small base in contact with the
Так как жесткость второго полого конуса 7 на порядок ниже жесткости первого полого конуса 6 за счет большей толщины, наличия цилиндрического кольца 8 и подкрепляющего действия цанги 2, то упругие секции 9 с наклеенными на них тензодатчиками 10 деформируются больше, что повышает чувствительность датчика перемещений.Since the stiffness of the second hollow cone 7 is an order of magnitude lower than the stiffness of the first hollow cone 6 due to the greater thickness, the presence of a cylindrical ring 8 and the reinforcing action of the collet 2, the
В силовой схеме датчика силоприемный элемент 4 представляет собой защемленную балку цилиндрического сечения, контактирующую по кольцу с упругими секциями 9. Концевая часть консоли силоприемного элемента 4 завершается иглой или шариком для обеспечения контакта с исследуемым объектом (фиг.2).In the power circuit of the sensor, the force-receiving
Силовая схема датчика (фиг.3) позволяет оптимально передавать радиальные составляющие нагрузки упругим секциям 9 чувствительного элемента 5. Для каждого направления радиального перемещения, для каждой отдельной упругой секции 9 чувствительного элемента 5 собирается отдельный измерительный полумост из тензодатчиков 10. Для вывода проводников с тензодатчиков 10 в корпусе 1 имеется канавка (на чертежах не показана), которая герметизируется клеем на основе эпоксидной смолы. Перед проведением испытаний измерительный полумост, состоящий из тензодатчиков 10, по каждому каналу измерений сбалансируется.The sensor power circuit (Fig. 3) optimally transfers the radial components of the load to the
Устройство работает следующим образом. При закреплении силоприемного элемента 4 в корпусе 1 прижимная втулка 3 перемещается в осевом направлении до упора в цилиндрическое кольцо 8, перемещая цангу 2, при этом внутренняя коническая поверхность цанги 2 контактирует с наружной боковой поверхностью первого полого конуса 6. При этом эти зажимные поверхности первого полого конуса 6 уменьшаются в диаметре и сжимают чувствительный элемент 5, обеспечивая его контакт по кольцу с силоприемным стержнем 4 на выходе из малого сечения второго полого конуса 7.The device operates as follows. When fixing the power receiving
При перемещении иглы силоприемного элемента 4, связанной посредством контакта с исследуемым объектом, в радиальном направлении происходит изгиб стержня силоприемного элемента 4, при этом деформируются упругие секции 9 чувствительного элемента 5, связанные с ним посредством контакта и прижимаемые к нему ограничительным пружинным кольцом 12. При этом часть тензодатчиков 10, размещенных на упругих секциях 9, растягивается, а часть сжимается, что приводит к соответствующему изменению выходного сигнала измерительного полумоста. Величина прогиба упругих секций 9 пропорциональна радиальной составляющей перемещения исследуемого объекта в данной точке радиального сечения. Тензодатчики 10, размещенные в зоне максимальных деформаций упругих секций 9, реагируют на этот прогиб изменением сопротивления и соответствующим изменением выходного напряжения в измерительной диагонали полумоста, которое регистрируется прибором.When moving the needle of the force-receiving
Предлагаемое техническое решение обладает рядом преимуществ, обеспечивающих положительный эффект:The proposed technical solution has several advantages that provide a positive effect:
- в отличие от прототипа устройство производит измерение радиальных составляющих перемещений независимо от ориентации силоприемного элемента в пространстве;- unlike the prototype, the device measures the radial components of the displacements, regardless of the orientation of the force-receiving element in space;
- предотвращает выход из строя тензодатчиков чувствительного элемента, ограничивая деформации упругих секций;- prevents the failure of strain sensors of the sensing element, limiting the deformation of the elastic sections;
- позволяет создать датчик перемещений с малыми габаритами.- allows you to create a displacement sensor with small dimensions.
Наряду с этим устройство сохраняет положительное свойство прототипа, а именно может быть использовано для измерения перемещений по выбранным осям координат.Along with this, the device retains the positive property of the prototype, namely it can be used to measure movements along the selected coordinate axes.
Таким образом, в расширении функциональных возможностей устройства за счет избирательного, по всем направлениям пространства, измерения радиальных перемещений конкретно выражается положительный эффект предлагаемого устройства.Thus, in expanding the functionality of the device due to selective, in all directions of space, measuring radial displacements, the positive effect of the proposed device is specifically expressed.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009140648/28A RU2422785C1 (en) | 2009-11-02 | 2009-11-02 | Multicomponent displacement pickup |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009140648/28A RU2422785C1 (en) | 2009-11-02 | 2009-11-02 | Multicomponent displacement pickup |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009140648A RU2009140648A (en) | 2011-05-10 |
RU2422785C1 true RU2422785C1 (en) | 2011-06-27 |
Family
ID=44732299
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009140648/28A RU2422785C1 (en) | 2009-11-02 | 2009-11-02 | Multicomponent displacement pickup |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2422785C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2500986C2 (en) * | 2011-11-28 | 2013-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Digital multi-component motion sensor |
RU2710941C2 (en) * | 2014-10-07 | 2020-01-14 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Electronic conference device, method of controlling said device and digital pen |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2475842C1 (en) * | 2011-10-21 | 2013-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Digital multi-component motion sensor |
-
2009
- 2009-11-02 RU RU2009140648/28A patent/RU2422785C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2500986C2 (en) * | 2011-11-28 | 2013-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Digital multi-component motion sensor |
RU2710941C2 (en) * | 2014-10-07 | 2020-01-14 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Electronic conference device, method of controlling said device and digital pen |
US10936116B2 (en) | 2014-10-07 | 2021-03-02 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Electronic conference apparatus for generating handwriting information based on sensed touch point, method for controlling same, and digital pen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009140648A (en) | 2011-05-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9823148B2 (en) | Force-measuring device | |
CA2839212C (en) | Fiber optic cable with increased directional sensitivity | |
JPH05240601A (en) | Measuring instrument for determining displacement amount or preferably displacement amount of soil, rock or foundation soil or displacement amount of building | |
US9395256B2 (en) | Low profile multi-axis load cell | |
CN202170792U (en) | Measuring device of radial deformation of well hole | |
RU2422785C1 (en) | Multicomponent displacement pickup | |
KR101179169B1 (en) | Temperature compensated load cell comprising strain gauges | |
US3439541A (en) | Multi-range pressure measuring device | |
CN104964877A (en) | Rigidity testing device and system | |
CN201000322Y (en) | Diameter detection device of flexible material | |
Libii | Design, analysis and testing of a force sensor for use in teaching and research | |
JP5039512B2 (en) | Fluid force measuring device | |
JP2012021924A (en) | Device for measuring deformed state | |
RU2283483C1 (en) | Device for measuring tractive force | |
WO2015110839A1 (en) | A method and apparatus for a structural monitoring device adapted to be locatable within a tubular structure | |
RU2476838C2 (en) | Multicomponent displacement sensor | |
KR101136400B1 (en) | Testing device of ring-shaped test object and test system having the same | |
RU55963U1 (en) | TENZOMETRIC MOVEMENT SENSOR | |
JP3784073B2 (en) | Apparatus for measuring shear in the core of a sandwich structure | |
US8082788B1 (en) | MEMS load cell and strain sensor | |
RU2618496C1 (en) | Acceleration sensor | |
KR102218957B1 (en) | Pressure measurement apparatus having air-pocket structure that is placed in the building structure for safety diagnosis | |
KR101628659B1 (en) | Structure of measurement of strain and Apparatus for measurement of strain having the same | |
CN100356152C (en) | Force sensor for automatic tester | |
CN102589409B (en) | Three-axis extensometer under high hydrostatic pressure environment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111103 |