RU2790530C1 - Electromechanical strain gauge - Google Patents

Electromechanical strain gauge Download PDF

Info

Publication number
RU2790530C1
RU2790530C1 RU2022117556A RU2022117556A RU2790530C1 RU 2790530 C1 RU2790530 C1 RU 2790530C1 RU 2022117556 A RU2022117556 A RU 2022117556A RU 2022117556 A RU2022117556 A RU 2022117556A RU 2790530 C1 RU2790530 C1 RU 2790530C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
elastic
strain gauge
support leg
lever
frame
Prior art date
Application number
RU2022117556A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Вячеславович Тимофеев
Станислав Михайлович Усов
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Application granted granted Critical
Publication of RU2790530C1 publication Critical patent/RU2790530C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: deformations and displacements measuring.
SUBSTANCE: invention relates to devices for measuring deformations and displacements. The electromechanical strain gauge is a monolithic product made of an elastic polymeric material, in which the strain gauge elements are integral with the supporting bracket-like frame. One end of the frame is connected to a sensitive elastic element of equal resistance with strain gauges connected to a movable support leg through an elastic hinge, an elastic longitudinal compensator coupled with a long arm of a multi-arm lever, the short arm of which is connected to a movable support leg. The other end of the frame is connected to a fixed support leg and is coupled with a multi-arm lever by means of an elastic hinge. The elastic longitudinal compensator is a closed arcuate bulkhead of rectangular cross section, elastic hinges are made in the form of rod jumpers of rectangular cross section.
EFFECT: increasing the accuracy of measuring deformations and displacements, simplifying and accelerating the manufacturing technology of an electromechanical strain gauge.
4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения деформаций и перемещений. The invention relates to measuring technology, namely to devices for measuring deformations and displacements.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к настоящему изобретению является электромеханический тензометр, содержащий несущую скобообразную раму, один конец которой соединен с чувствительным упругим элементом равного сопротивления, снабженным тензорезисторами и связанным с подвижной опорной ножкой, а другой конец несущей скобообразной рамы соединен с неподвижной опорной ножкой (а.с. СССР №1539514, МПК G01B 7/18, опубл. 30.01.1990).The closest set of essential features to the present invention is an electromechanical strain gauge containing a supporting bracket-shaped frame, one end of which is connected to a sensitive elastic element of equal resistance, equipped with strain gauges and connected to a movable support leg, and the other end of the supporting bracket-shaped frame is connected to a fixed support leg ( A.S. USSR No. 1539514, IPC G01B 7/18, published 01/30/1990).

Недостатком известного электромеханического тензометра является невысокая точность измерения, что объясняется наличием люфтов в подвижно соединенных между собой элементах, а также сложность и длительность технологии изготовления электромеханического тензометра.The disadvantage of the known electromechanical strain gauge is the low measurement accuracy, which is explained by the presence of backlashes in the movably interconnected elements, as well as the complexity and duration of the manufacturing technology of the electromechanical strain gauge.

Технической проблемой настоящего изобретения является создание электромеханического тензометра, который характеризуется высокой точностью измерения при одновременном упрощении и ускорении технологии его изготовления.The technical problem of the present invention is the creation of an electromechanical strain gauge, which is characterized by high measurement accuracy while simplifying and accelerating its manufacturing technology.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение точности измерения деформаций и перемещений за счет исключения люфтов в подвижно соединенных элементах электромеханического тензометра, а также путем увеличения деформации изгиба и уменьшения продольной деформации чувствительного упругого элемента равного сопротивления. Кроме этого, техническим результатом является упрощение и ускорение технологии изготовления электромеханического тензометра.The technical result of the present invention is to increase the accuracy of measuring deformations and displacements by eliminating backlash in the movably connected elements of an electromechanical strain gauge, as well as by increasing the bending deformation and reducing the longitudinal deformation of a sensitive elastic element of equal resistance. In addition, the technical result is the simplification and acceleration of the manufacturing technology of the electromechanical strain gauge.

Указанный технический результат достигается тем, что известный электромеханический тензометр, содержащий несущую скобообразную раму, один конец которой соединен с чувствительным упругим элементом равного сопротивления, снабженным тензорезисторами и связанным с подвижной опорной ножкой, а другой конец несущей рамы соединен с неподвижной опорной ножкой, согласно настоящему изобретению снабжен упругим продольным компенсатором и разноплечим рычагом, при этом упругий продольный компенсатор соединен через упругий шарнир с чувствительным упругим элементом равного сопротивления и сопряжен с длинным плечом рычага, короткое плечо которого связано посредством упругого шарнира с подвижной опорной ножкой, а конец несущей скобообразной рамы с неподвижной опорной ножкой соединен с разноплечим рычагом посредством упругого шарнира, который является точкой опоры упомянутого рычага, при этом чувствительный упругий элемент равного сопротивления, упругий продольный компенсатор, разноплечий рычаг, упругие шарниры, подвижная и неподвижная опорные ножки выполнены заодно с несущей скобообразной рамой в виде, единого монолитного изделия из эластичного полимерного материала, причем упругий продольный компенсатор представляет собой замкнутую дугообразную перемычку прямоугольного сечения, а упругие шарниры выполнены в виде стержневых перемычек прямоугольного сечения.The specified technical result is achieved by the fact that a well-known electromechanical strain gauge containing a supporting bracket-shaped frame, one end of which is connected to a sensitive elastic element of equal resistance, equipped with strain gauges and connected to a movable support leg, and the other end of the supporting frame is connected to a fixed support leg, according to the present invention equipped with an elastic longitudinal compensator and a multi-arm lever, while the elastic longitudinal compensator is connected through an elastic hinge with a sensitive elastic element of equal resistance and is associated with a long arm of the lever, the short arm of which is connected by means of an elastic hinge with a movable support leg, and the end of the supporting bracket-shaped frame with a fixed support the leg is connected to the lever with different arms by means of an elastic hinge, which is the fulcrum of the mentioned lever, while the sensitive elastic element of equal resistance, the elastic longitudinal compensator, the lever with different shoulders, elastic sh the arniers, the movable and fixed support legs are made integral with the supporting bracket-shaped frame in the form of a single monolithic product made of elastic polymeric material, moreover, the elastic longitudinal compensator is a closed arcuate jumper of rectangular section, and the elastic hinges are made in the form of rod jumpers of rectangular section.

Кроме этого, единое монолитное изделие из эластичного полимерного материала выполнено методом аддитивной 3D-печати.In addition, a single monolithic product made of an elastic polymer material was made using additive 3D printing.

Кроме этого, единое монолитное изделие из эластичного полимерного материала выполнено методом литья.In addition, a single monolithic product made of an elastic polymer material is made by casting.

Кроме этого, в качестве эластичного полимерного материала использован пластик ABS.In addition, ABS plastic is used as an elastic polymer material.

Отличительный признак настоящего изобретения, касающийся введения в электромеханический тензометр упругого продольного компенсатора, выполненного в виде замкнутой дугообразной перемычки прямоугольного сечения, позволяет уменьшить продольную деформацию чувствительного упругого элемента равного сопротивления и, соответственно, повысить точность измерения.A distinctive feature of the present invention regarding the introduction of an elastic longitudinal compensator into the electromechanical strain gauge, made in the form of a closed arcuate jumper of rectangular cross section, makes it possible to reduce the longitudinal deformation of the sensitive elastic element of equal resistance and, accordingly, increase the measurement accuracy.

Отличительный признак настоящего изобретения, касающийся введения в электромеханический тензометр разноплечего рычага, позволяет увеличить деформацию изгиба чувствительного упругого элемента равного сопротивления и, соответственно, повысить его чувствительность, что способствует повышению точности измерения.A distinctive feature of the present invention regarding the introduction of a multi-arm lever into the electromechanical strain gauge allows to increase the bending deformation of the sensitive elastic element of equal resistance and, accordingly, increase its sensitivity, which contributes to an increase in measurement accuracy.

Отличительный признак настоящего изобретения, заключающийся в использовании упругих шарниров, выполненных в виде стержневых перемычек прямоугольного сечения, для соединения элементов электромеханического тензометра позволяет исключить люфты в подвижно соединенных элементах электромеханического тензометра путем обеспечения возможности создания единого монолитного изделия, исключающего люфты между соединенными подвижно элементами, и. следовательно, повысить точность измерения.A distinctive feature of the present invention, which consists in the use of elastic hinges made in the form of rod jumpers of rectangular cross section, for connecting the elements of an electromechanical strain gauge, makes it possible to eliminate backlash in the movably connected elements of the electromechanical strain gauge by providing the possibility of creating a single monolithic product that excludes backlash between the movably connected elements, and. hence improve the measurement accuracy.

Отличительный признак настоящего изобретения, заключающийся в выполнении элементов электромеханического тензометра (за исключением тензодатчиков) заодно с несущей скобообразной рамой в виде единого монолитного изделия из эластичного полимерного материала, позволяет исключить люфты между подвижно соединенными элементами, т.е., повысить точность измерения.A distinctive feature of the present invention, which consists in the implementation of the elements of the electromechanical strain gauge (with the exception of strain gauges) together with the supporting bracket-like frame in the form of a single monolithic product made of elastic polymer material, makes it possible to eliminate backlash between movably connected elements, i.e., to increase the measurement accuracy.

Кроме этого, отличительные признаки, касающиеся использования для создания единого монолитного изделия из эластичного полимерного материала метода аддитивной 3D-печати или метода литья, позволяет упростить и ускорить процесс изготовления электромеханического тензометра.In addition, the distinctive features regarding the use of additive 3D printing or casting to create a single monolithic product from an elastic polymer material make it possible to simplify and speed up the process of manufacturing an electromechanical strain gauge.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан электромеханический тензометр (общий вид), а на фиг. 2 представлен электромеханический тензометр (вид сбоку).The essence of the invention is illustrated by drawings, where in Fig. 1 shows an electromechanical strain gauge (general view), and Fig. 2 shows an electromechanical strain gauge (side view).

Электромеханический тензометр выполнен из эластичного полимерного материала, например из пластика ABS, методом аддитивной 3D-печати или методом литья, в виде единого монолитного изделия и содержит несущую скобообразную раму 1, чувствительный упругий элемент равного сопротивления 2 с наклеенными на двух противоположных его сторонах тензорезисторами 3, упругий продольный компенсатор 4, разноплечий рычаг 5, подвижную опорную ножку 6, неподвижную опорную ножку 7 и упругие шарниры 8, 9, 10. Один из двух концов несущей скобообразной рамы 1 соединен с чувствительным упругим элементом равного сопротивления 2, а другой конец несущей скобообразной рамы 1 соединен с неподвижной ножкой 7. Чувствительный упругий элемент равного сопротивления 2 подвижно связан с подвижной опорной ножкой 6, при этом чувствительный упругий элемент равного сопротивления 2 соединен через упругий шарнир 8 с упругим продольным компенсатором 4, который сопряжен с длинным плечом разноплечего рычага 5, короткое плечо которого связано посредством упругого шарнира 9 с подвижной опорной ножкой 6. Конец несущей скобообразной рамы 1 с неподвижной опорной ножкой 7 соединен с разноплечим рычагом 5 посредством упругого шарнира 10, который является точкой опоры упомянутого рычага 5. Упругий продольный компенсатор 4 выполнен в виде замкнутой дугообразной перемычки прямоугольного сечения и характеризуется пониженной жесткостью в продольном направлении движения чувствительного упругого элемента равного сопротивления 2 и разноплечего рычага 5. Упругие шарниры 8, 9, 10 выполнены в виде стержневых перемычек прямоугольного сечения. Перемычка имеет значительно меньшую по сравнению с основным телом изделия жесткость в плоскости деформирования, при этом сечение перемычки выбрано из условия ее работы на изгиб в плоскости тензометра в области упругих деформаций (при работе электромеханического тензометра в допустимом диапазоне измерения). Тензорезисторы 3 скоммутированы по схеме полумоста (на чертеже не показано). Регистрация выходного сигнала тензометрического полумоста выполнена посредством измерительного усилителя (на чертеже не показано).The electromechanical strain gauge is made of an elastic polymeric material, for example, ABS plastic, by additive 3D printing or by casting, in the form of a single monolithic product and contains a supporting bracket-like frame 1, a sensitive elastic element of equal resistance 2 with strain gauges 3 glued on its two opposite sides, an elastic longitudinal compensator 4, a multi-arm lever 5, a movable support leg 6, a fixed support leg 7 and elastic hinges 8, 9, 10. 1 is connected to a fixed leg 7. A sensitive elastic element of equal resistance 2 is movably connected to a movable support leg 6, while a sensitive elastic element of equal resistance 2 is connected through an elastic hinge 8 with an elastic longitudinal compensator 4, which is associated with a long arm of a multi-arm lever 5, a short whose shoulder o is connected by means of an elastic hinge 9 with a movable support leg 6. The end of the supporting bracket-shaped frame 1 with a fixed support leg 7 is connected to a multi-arm lever 5 by means of an elastic hinge 10, which is the fulcrum of the said lever 5. The elastic longitudinal compensator 4 is made in the form of a closed arcuate jumper rectangular section and is characterized by reduced rigidity in the longitudinal direction of movement of the sensing elastic element of equal resistance 2 and lever arm 5. Elastic hinges 8, 9, 10 are made in the form of rod jumpers of rectangular cross section. The jumper has a significantly lower rigidity in the deformation plane compared to the main body of the product, while the cross section of the jumper is selected from the condition of its work on bending in the plane of the strain gauge in the area of elastic deformations (when the electromechanical strain gauge operates in the allowable measurement range). Strain gauges 3 are connected according to the half-bridge scheme (not shown in the drawing). Registration of the output signal of the tensometric half-bridge is made by means of a measuring amplifier (not shown in the drawing).

Электромеханический тензометр работает следующим образом.Electromechanical strain gauge works as follows.

С помощью адгезивного вещества, например цианоакрилатного клея, электромеханический тензометр фиксируют на двух взаимно смещающихся поверхностях контролируемого изделия, для этого на упомянутые поверхности наклеивают подвижную опорную ножку 6 и неподвижную опорную ножку 7. Тензорезисторы 3 по схеме полумоста подключают к измерительному усилителю (на чертеже не показано). На измерительном усилителе устанавливают текущий сигнал с тензорезисторов 3 в качестве нулевого и включают режим регистрации. При взаимном смещении двух поверхностей контролируемого изделия происходит смещение подвижной опорной ножки 6 относительно неподвижной опорной ножки 7 и несущей скобообразной рамы 1, что вызывает деформацию чувствительного упругого элемента равного сопротивления 2, механически увеличенную за счет работы разноплечего рычага 5. Тензорезисторы 3 регистрируют деформацию поверхностей чувствительного упругого элемента равного сопротивления 2 в виде сигнала тензометрического полумоста. Значение взаимного перемещения поверхностей с подвижной и неподвижной опорными ножками 6, 7 определяют по известным из уровня техники зависимостям.Using an adhesive, such as cyanoacrylate glue, the electromechanical strain gauge is fixed on two mutually shifting surfaces of the controlled product, for this, a movable support leg 6 and a fixed support leg 7 are glued to the said surfaces. ). On the measuring amplifier, the current signal from the strain gauges 3 is set as zero and the registration mode is turned on. When the two surfaces of the controlled product are mutually displaced, the movable support leg 6 is displaced relative to the fixed support leg 7 and the supporting bracket-shaped frame 1, which causes deformation of the sensitive elastic element of equal resistance 2, which is mechanically increased due to the operation of the multi-arm lever 5. Strain gauges 3 register the deformation of the surfaces of the sensitive elastic element of equal resistance 2 in the form of a signal of a tensometric half-bridge. The value of the mutual displacement of the surfaces with movable and fixed support legs 6, 7 is determined according to the dependencies known from the prior art.

Claims (4)

1. Электромеханический тензометр, содержащий несущую скобообразную раму, один конец которой соединен с чувствительным упругим элементом равного сопротивления, снабженным тензорезисторами и связанным с подвижной опорной ножкой, а другой конец несущей рамы соединен с неподвижной опорной ножкой, отличающийся тем, что он снабжен упругим продольным компенсатором и разноплечим рычагом, при этом упругий продольный компенсатор соединен через упругий шарнир с чувствительным упругим элементом равного сопротивления и сопряжен с длинным плечом рычага, короткое плечо которого связано посредством упругого шарнира с подвижной опорной ножкой, а конец несущей скобообразной рамы с неподвижной опорной ножкой соединен с разноплечим рычагом посредством упругого шарнира, который является точкой опоры упомянутого рычага, при этом чувствительный упругий элемент равного сопротивления, упругий продольный компенсатор, разноплечий рычаг, упругие шарниры, подвижная и неподвижная опорные ножки выполнены заодно с несущей скобообразной рамой в виде единого монолитного изделия из эластичного полимерного материала, причем упругий продольный компенсатор представляет собой замкнутую дугообразную перемычку прямоугольного сечения, а упругие шарниры выполнены в виде стержневых перемычек прямоугольного сечения.1. An electromechanical strain gauge containing a supporting bracket-shaped frame, one end of which is connected to a sensitive elastic element of equal resistance, equipped with strain gauges and connected to a movable support leg, and the other end of the supporting frame is connected to a fixed support leg, characterized in that it is equipped with an elastic longitudinal compensator and a lever with different arms, while the elastic longitudinal compensator is connected through an elastic hinge with a sensitive elastic element of equal resistance and is associated with a long arm of the lever, the short arm of which is connected by means of an elastic hinge with a movable support leg, and the end of the supporting bracket-like frame with a fixed support leg is connected to a different arm lever by means of an elastic hinge, which is the fulcrum of the mentioned lever, while the sensitive elastic element of equal resistance, the elastic longitudinal compensator, the multi-shoulder lever, the elastic hinges, the movable and fixed support legs are made integral with not an existing bracket-shaped frame in the form of a single monolithic product made of an elastic polymeric material, moreover, the elastic longitudinal compensator is a closed arcuate jumper of rectangular cross section, and the elastic hinges are made in the form of rod jumpers of rectangular cross section. 2. Тензометр по п. 1, отличающийся тем, что единое монолитное изделие из эластичного полимерного материала выполнено методом аддитивной 3D-печати.2. Strain gauge according to claim 1, characterized in that a single monolithic product made of an elastic polymer material is made by additive 3D printing. 3. Тензометр по п. 1, отличающийся тем, что единое монолитное изделие из эластичного полимерного материала выполнено методом литья.3. Strain gauge according to claim 1, characterized in that a single monolithic product made of an elastic polymer material is made by casting. 4. Тензометр по п. 1, отличающийся тем, что в качестве эластичного полимерного материала использован пластик ABS.4. Strain gauge according to claim 1, characterized in that ABS plastic is used as an elastic polymer material.
RU2022117556A 2022-06-27 Electromechanical strain gauge RU2790530C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2790530C1 true RU2790530C1 (en) 2023-02-22

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU212593A1 (en) * В. М. Филатов , В. И. Товарков ELECTROMECHANICAL TENSOMETER
SU868322A2 (en) * 1980-01-18 1981-09-30 Ростовский-На-Дону Завод-Втуз При Заводе Сельскохозяйственного Машиностроения "Ростсельмаш" Elctromechanical strain-gauge
SU1359653A1 (en) * 1985-10-21 1987-12-15 Ф.Ф.Гигин к и О.К.Шкодзинский Laterial deformation strain-measuring device
SU1366873A1 (en) * 1985-12-17 1988-01-15 Ворошиловградский машиностроительный институт Strain-measuring gauge
SU1539514A1 (en) * 1987-04-23 1990-01-30 Киевский Технологический Институт Пищевой Промышленности Electromechanical strain gauge
FR2956738A1 (en) * 2010-02-24 2011-08-26 Bosch Gmbh Robert DEVICE FOR MEASURING TORSIONS, FLEXIONS OR OTHER DEFORMATIONS AND METHOD FOR MANUFACTURING SUCH A DEVICE

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU212593A1 (en) * В. М. Филатов , В. И. Товарков ELECTROMECHANICAL TENSOMETER
SU868322A2 (en) * 1980-01-18 1981-09-30 Ростовский-На-Дону Завод-Втуз При Заводе Сельскохозяйственного Машиностроения "Ростсельмаш" Elctromechanical strain-gauge
SU1359653A1 (en) * 1985-10-21 1987-12-15 Ф.Ф.Гигин к и О.К.Шкодзинский Laterial deformation strain-measuring device
SU1366873A1 (en) * 1985-12-17 1988-01-15 Ворошиловградский машиностроительный институт Strain-measuring gauge
SU1539514A1 (en) * 1987-04-23 1990-01-30 Киевский Технологический Институт Пищевой Промышленности Electromechanical strain gauge
FR2956738A1 (en) * 2010-02-24 2011-08-26 Bosch Gmbh Robert DEVICE FOR MEASURING TORSIONS, FLEXIONS OR OTHER DEFORMATIONS AND METHOD FOR MANUFACTURING SUCH A DEVICE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7975397B2 (en) Multiple degree of freedom displacement transducer
JP6858242B2 (en) Compensated mechanical testing system and method
CN108680093B (en) Focusing distance measuring device and measuring method in optical focusing mechanism
CN108151689B (en) High-precision displacement sensor
RU2790530C1 (en) Electromechanical strain gauge
CA2927374A1 (en) Load cell having an elastic body
JP3598151B2 (en) Contact type measuring instrument
KR20210137545A (en) 2D force sensor
JP3727133B2 (en) Load measuring method and load measuring apparatus
CN107342706B (en) Piezoelectric driver response hysteresis characteristic identification device and method
KR20170098541A (en) Crip compensation method for noncontact displacement sensor and a scale using the same method
SU1474450A1 (en) Strain-gauge displacement transducer
US4884346A (en) Apparatus for linear measurements
CN209920482U (en) Molding machine and operating device for molding machine
SU534657A1 (en) Strain gauge force sensor
RU2060454C1 (en) Converter of linear translations
CN103239217A (en) Anti-overload pulse blood pressure wave strength sensor
RU2800400C1 (en) Method for grading strain gauge pins of circular cross section for measuring horizontal force
RU94041696A (en) Method of determination of expansion of object by means of strain-gauge transducer and strain-gauge transducer used for realization of this method
RU2390029C1 (en) Multibeam accelerometre for measuring acceleration of physical body and electronic model of multibeam accelerometre
RU2319123C2 (en) Device for control of contact pressure
SU599170A1 (en) Pressure sensor
SU945634A1 (en) Deformation pickup
SU977938A1 (en) Displacement pickup
SU1002855A1 (en) Mechanotronic dynamometer