RU55963U1

RU55963U1 - TENZOMETRIC MOVEMENT SENSOR

Info

Publication number: RU55963U1
Application number: RU2006108119/22U
Authority: RU
Inventors: Виктор Генрихович Поплавский; Олег Иванович Муравьев
Priority date: 2006-03-16
Filing date: 2006-03-16
Publication date: 2006-08-27

Abstract

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к измерению механических перемещений с помощью тензометрических датчиков.The utility model relates to measuring technique, namely to measuring mechanical displacements using strain gauges.

Технический результат полезной модели заключается в повышении точности измерений за счет возможности одновременного измерения линейных перемещений исследуемого объекта по трем осям координат и обеспечении достоверности получаемой информации.The technical result of the utility model is to increase the accuracy of measurements due to the possibility of simultaneous measurement of linear displacements of the investigated object along three coordinate axes and ensuring the reliability of the information received.

Сущность полезной модели: тензометрический датчик перемещений состоит из корпуса, выполненного в виде куба, установленного с возможностью его наклона в двух взаимно перпендикулярных вертикальных плоскостях на основании посредством переходника, и упругих элементов с наклеенными на них тензорезисторами, каждый из упругих элементов с тензорезисторами вмонтирован между двумя квадратными скрепленными друг с другом пластинами, посредством которых он с возможностью его ориентирования по трем взаимно перпендикулярным осям координат жестко закреплен на поверхности соответствующей грани куба.The essence of the utility model: a strain gauge displacement sensor consists of a casing made in the form of a cube mounted with the possibility of its inclination in two mutually perpendicular vertical planes on the base by means of an adapter, and elastic elements with strain gages glued to them, each of the elastic elements with strain gages mounted between two with square plates fastened to each other, by means of which it can be rigidly oriented along three mutually perpendicular coordinate axes o fixed on the surface of the corresponding face of the cube.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к измерению механических перемещений с помощью тензометрических датчиков, и может быть использована для измерения деформаций конструкций опор наплавных железнодорожных мостов при испытаниях на прочность.The utility model relates to measuring technique, namely to measuring mechanical displacements using strain gauges, and can be used to measure deformations of supports of floating railway bridges during strength tests.

Известен прибор для дистанционного измерения перемещений или прогибов, содержащий наклеенный на упругую балочку перемещающийся штоком тензодатчик, при этом упругая балочка и движущийся шток связаны между собой пружиной постоянной жесткости (1).A known device for remote measurement of displacements or deflections, containing a strain gauge moving by a rod glued onto an elastic beam, while the elastic beam and the moving rod are connected by a spring of constant stiffness (1).

Недостатками данного прибора являются ненадежность в работе и неточность измерения.The disadvantages of this device are unreliability and inaccuracy of measurement.

Известен электрический датчик перемещений, содержащий упругую консольно закрепленную балочку с наклеенными на ней проволочными датчиками сопротивления, включенными в мостовую измерительную схему, и измерительный шток, воздействующий на свободный конец балочки посредством пружины постоянной жесткости (2).A known electric displacement sensor containing an elastic cantilever beam fixed with wire resistance sensors glued on it, included in the bridge measuring circuit, and a measuring rod acting on the free end of the beam using a spring of constant stiffness (2).

Недостатками данного технического решения являются низкая чувствительность и неточность измерений.The disadvantages of this technical solution are low sensitivity and inaccuracy of measurements.

Известен тензометрический датчик перемещений, содержащий упругую пластину с наклеенными на ней тензоэлементами, измерительный шток и корпус, при этом упругая пластина одним концом жестко закреплена на измерительном штоке, а другой ее конец, снабженный подшипником качения, прижат к наклонной плоскости опоры, закрепленной на основании корпуса (3).Known tensometric displacement sensor containing an elastic plate with a glued tensile elements, a measuring rod and a housing, while the elastic plate is rigidly fixed at one end to the measuring rod, and its other end, equipped with a rolling bearing, is pressed against the inclined plane of the support, fixed to the base of the housing (3).

Недостатками тензометрического датчика перемещений являются сложность в его изготовлении и ограниченный диапазон измерений перемещений.The disadvantages of the strain gauge displacement sensor are the complexity in its manufacture and the limited range of measurement of displacements.

Все указанные приборы обеспечивают проведение измерения деформации лишь в одной плоскости и не могут служить для одновременного исследования деформации исследуемого объекта в трех плоскостях.All of these instruments provide measurements of deformation in only one plane and cannot serve to simultaneously study the deformation of the test object in three planes.

Наиболее близким к заявляемому устройству является тензодатчик для измерения перемещений, содержащий полый корпус, крышку, жестко закрепленные в ней одними концами упругие элементы с наклеенными тензорезисторами, шток, установленный с возможностью фиксации во втулке и размещенный в полости корпуса с возможностью осевого перемещения, конус, жестко закрепленный на штоке и взаимосвязанный с вторыми Closest to the claimed device is a strain gauge for measuring displacements, comprising a hollow body, a cover, elastic elements rigidly secured therein with glued strain gauges at one end, a rod mounted with the possibility of fixation in the sleeve and placed in the body cavity with the possibility of axial movement, cone, rigidly fixed on the stock and interconnected with the second

концами упругих элементов, которые прижаты к конусу кольцевой пружиной (4).the ends of the elastic elements, which are pressed against the cone by an annular spring (4).

Недостатками известного тензодатчика являются сложность конструкции, ограниченный диапазон измерения деформации из-за небольшой длины поверхности конуса.The disadvantages of the known strain gauge are the complexity of the design, a limited range of measurement of deformation due to the small length of the surface of the cone.

Техническим результатом полезной модели является повышение точности измерений за счет возможности одновременного измерения линейных перемещений исследуемого объекта по трем осям координат и обеспечение достоверности получаемой информации.The technical result of the utility model is to increase the accuracy of measurements due to the possibility of simultaneous measurement of linear displacements of the studied object along three coordinate axes and ensuring the reliability of the information received.

Указанный технический результат достигается тем, тензометрический датчик перемещений, состоящий из корпуса, упругих элементов с наклеенными на них тензорезисторами снабжен основанием, переходником и дополнительным, по меньшей мере, одним упругим элементом с тензорезисторами, его корпус выполнен в виде куба, установленного с возможностью его наклона в двух взаимно перпендикулярных вертикальных плоскостях на основании посредством переходника, каждый из упругих элементов с тензорезисторами вмонтирован между двумя квадратными скрепленными друг с другом пластинами, посредством которых он с возможностью его ориентирования по трем взаимно перпендикулярным осям координат жестко закреплен на поверхности соответствующей грани куба.The specified technical result is achieved by the fact that the strain gauge displacement sensor, consisting of a housing, elastic elements with strain gauges glued to them is provided with a base, an adapter and an additional at least one elastic element with strain gauges, its body is made in the form of a cube mounted with the possibility of its inclination in two mutually perpendicular vertical planes on the base by means of an adapter, each of the elastic elements with strain gages is mounted between two square fasteners GOVERNMENTAL plates with each other, whereby it, with its orientation in three mutually perpendicular coordinate axes are rigidly fixed to the surface of the corresponding face of the cube.

Полезная модель поясняется чертежами.The utility model is illustrated by drawings.

На фиг.1 приведена схема предлагаемого тензометрического датчика, общий вид, на фиг.2 то же, вид сбоку, на фиг.3 - вид А.Figure 1 shows a diagram of the proposed strain gauge sensor, General view, figure 2 the same, side view, figure 3 is a view A.

Тензометрический датчик перемещений состоит из основания, переходника, корпуса, на котором жестко закреплены соответствующим образом упругие элементы с наклееными тензорезисторами, и измерительной аппаратуры.The strain gauge displacement sensor consists of a base, an adapter, a housing on which elastic elements with glued strain gauges are rigidly fixed accordingly, and measuring equipment.

Основание датчика содержит опорную пластину 1 и жестко установленную на ней вертикальную плоскую стойку 2. На стойке 2 по продольной оси симметрии выполнены цилиндрическое отверстие 3 и поперечный паз 4. В опорной пластине 1 выполнены отверстия (на чертеже не показаны) под крепежные элементы для установки ее на соответствующей опорной плоскости (на земле, на свае).The base of the sensor comprises a support plate 1 and a vertical flat column 2. Rigidly mounted on it. A cylindrical hole 3 and a transverse groove 4 are made on the column 2 along the longitudinal axis of symmetry 4. Holes (not shown) are made in the base plate 1 for mounting elements for mounting it on the corresponding reference plane (on the ground, on the pile).

Переходник выполнен в виде двух взаимно перпендикулярных, плоских стенок 5, при этом в каждой из стенок по продольной оси симметрии выполнена пара резьбовых отверстий (на чертеже не показаны) для установки в каждое из них крепежного элемента, например, шпильки 6.The adapter is made in the form of two mutually perpendicular, flat walls 5, with each of the walls along the longitudinal axis of symmetry made a pair of threaded holes (not shown in the drawing) for installation in each of them a fastener, for example, studs 6.

Корпус датчика выполнен в виде куба 7. Каждый упругий элемент 8 с тензорезисторами 9 консольно вмонтирован между двумя жестко скрепленными друг с другом квадратными пластинами 10, которые посредством крепежных элементов (на чертеже не показаны) жестко установлены на внешней поверхности соответствующей грани куба 7, при этом упругий элемент 8 ориентирован в направлении, наиболее удобном для восприятия линейной деформации исследуемого объекта. На внешней поверхности The sensor housing is made in the form of a cube 7. Each elastic element 8 with strain gages 9 is cantileverly mounted between two square plates 10 rigidly fastened to each other, which are fixedly mounted on the outer surface of the corresponding face of the cube 7 by means of fasteners (not shown), the elastic element 8 is oriented in the direction most convenient for the perception of linear deformation of the investigated object. On the outer surface

верхней пластины 10 размещен штырьковый разъем (на чертеже не показан), соединенный проводниками с тензорезисторами 9.the upper plate 10 is placed a pin connector (not shown), connected by conductors to the strain gauges 9.

Нижнее основание куба 7 для соединения его с переходником имеет вертикальное, плоское ребро 11 с выполненными по продольной оси симметрии цилиндрическим отверстием 12 и поперечным пазом 13.The lower base of the cube 7 for connecting it to the adapter has a vertical, flat rib 11 with a cylindrical hole 12 and a transverse groove 13 made along the longitudinal axis of symmetry.

Корпус с основанием соединен посредством переходника таким образом, что шпильки 6 пропускают через цилиндрические отверстия 3, 12 и пазы 4, 13 и жестко закрепляют их посредством гаек 14, при этом корпус закреплен на основании с возможностью его наклона в двух взаимно перпендикулярных вертикальных плоскостях на определенный угол, ограниченный длиной поперечных пазов 4, 13.The housing is connected to the base by means of an adapter so that the studs 6 pass through cylindrical holes 3, 12 and grooves 4, 13 and are rigidly fixed by means of nuts 14, while the housing is fixed to the base with the possibility of its inclination in two mutually perpendicular vertical planes to a certain an angle limited by the length of the transverse grooves 4, 13.

Тензорезисторы 9 соединены выводными проводниками по схеме измерительного полумоста, выход которого соединен с входом измерительной аппаратуры (на чертеже не показана). В качестве измерительной аппаратуры может быть использована, например, измерительная система на базе измерительного комплекса MIC.The strain gauges 9 are connected by output conductors according to the scheme of the measuring half bridge, the output of which is connected to the input of the measuring equipment (not shown in the drawing). As measuring equipment, for example, a measuring system based on the MIC measuring complex can be used.

Тензометрический датчик перемещений работает следующим образом.Strain gauge displacement works as follows.

Датчик устанавливают вблизи исследуемого объекта, например, опоры моста, на грунте или на установленной в воде свае и закрепляют его на опорной плоскости от продольного смещения. На наружной поверхности граней куба 7 в зависимости от условий измерений закрепляют соответственно один, два или три упругих элемента 8 с тензорезисторами 9, ориентированные в необходимом направлении по трем взаимно перпендикулярным осям координат.The sensor is installed near the object under study, for example, a bridge support, on the ground or on a pile installed in the water and fix it on the reference plane from longitudinal displacement. Depending on the measurement conditions, one, two or three elastic elements 8 with strain gauges 9, oriented in the necessary direction along three mutually perpendicular coordinate axes, are fixed on the outer surface of the faces of the cube 7.

На опоре моста жестко устанавливают кронштейн (на чертеже не показан). При нагружении опоры моста ее деформация посредством кронштейна передается на входящий в контакт с ним упругий элемент 8, вызывая его изгиб и изменение сопротивления тензорезисторов 9. Образующиеся при этом электрические сигналы передаются на измерительно - вычислительный комплекс и отображаются в виде графика на экране монитора компьютера. Расшифровка результатов измерения производится программной обработкой графика с введением ранее определенных для данного упругого элемента тарировочных коэффициентов.A bracket is rigidly mounted on the bridge support (not shown in the drawing). When the bridge support is loaded, its deformation is transmitted through the bracket to the elastic element 8 coming into contact with it, causing it to bend and change the resistance of the strain gauges 9. The resulting electrical signals are transmitted to the measuring and computing complex and displayed as a graph on the computer monitor screen. Decoding of the measurement results is carried out by software processing of the graph with the introduction of calibration coefficients previously determined for a given elastic element.

Предлагаемый тензометрический датчик перемещений позволяет одновременно производить измерения линейных деформаций мостовых опор и строительных конструкций по трем осям координат. Датчик прост в изготовлении и удобен в эксплуатации.The proposed strain gauge displacement allows simultaneous measurements of linear deformations of bridge supports and building structures along three coordinate axes. The sensor is easy to manufacture and convenient to operate.

Изготовлен опытный образец вышеупомянутого датчика и опробован при испытании наплавного железнодорожного моста.A prototype of the aforementioned sensor was manufactured and tested during the test of the floating railway bridge.

(56)(56)

1. SU №141634 A, G 01 В 7/16, 19611. SU No. 141634 A, G 01 B 7/16, 1961

2. SU №193087 A, G 01 В 7/14, 19672. SU No. 193087 A, G 01 B 7/14, 1967

3. RU №2051329, C1, G 01 В 7/16, 19953. RU No. 2051329, C1, G 01 B 7/16, 1995

4. RU №2019788, C1, G 01 В 7/16 (прототип), 19944. RU No.2019788, C1, G 01 B 7/16 (prototype), 1994

Claims

A strain gauge displacement sensor consisting of a housing, elastic elements with strain gauges glued to them, characterized in that it is provided with a base, an adapter and an additional at least one elastic element with strain gauges, its body is made in the form of a cube mounted with the possibility of its inclination in two mutually perpendicular vertical planes on the base by means of an adapter, each of the elastic elements with strain gages is mounted between two square layers fastened to each other contact, through which it, with its orientation in three mutually perpendicular coordinate axes are rigidly fixed to the surface of the corresponding face of the cube.