SU1364858A1 - Устройство дл измерени продольных и угловых деформаций образца - Google Patents

Abstract

Устройство относитс  к электромеханическим датчикам деформаций и может быть использовано дл  измерени  продольных и угловых деформаций валов и других элементов конструкций . Цель изобретени  - повьпиение чувствительности устройства, что достигаетс  выполнением датчика деформации каждого вида в виде мембраны из пьезоэлектрического материала, к центру которой поджат своей сфери/jJ:;;; ческой поверхностью пружин щий элемент , преобразующий перемещение в усилие поджати  мембраны, причем жесткость и длина пружин щего элемента выбираютс  из услови  вьтолнени  неравенств, учитьгоающих диапазон измерени  усилий мембраной и диапазон измерени  деформаций самим датчиком. В исходном положении хомуты 2 и 3 креп тс  на границах базы измерений образца 1 так, что пружин ющие элементы 9 и 10 располагаютс  в направлении наибольшей чувствительности датчиков 6 и 7 и поджаты с усилием, ис- ключаюшим нарушение механического контакта и проскальзьшание сферической поверхности относительно мембраны. Так как длина пружин щих элементов превьшает на три дес тичных пор дка измер емое значение деформации, то поперечна  деформаци  датчиками не воспринимаетс . Устройство позвол ет с высокой чувствительностью измер ть деформации образцов в широком диапазоне соотношений продольньгх и угловых деформаций. 1 ил. i (Л OQ Од 4 00 СП оо

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  продольных и угловых деформаций образцов.

Цель изобретени  - повьпиение чувствительности устройства путем вьшол- нени  датчика деформации каждого вида в виде мембраны из пьезоэлектрического материала, к центру которой под- Q а ось другого (датчика 7 угловой дежат своей сферической поверхностью пружин ищй элемент, преобразующий перемещение в усилие поджати  мембраны , причем жесткость и длина пружиК - коэффициент трени  скольжени  между пружин щим элементом и мембраной.

Датчики 6 и 7 деформации установлены на втором хомуте 3 так, что ось наибольшей чувствительности одного из них (датчика 6 продольной деформации ) ориентирована по оси стойки 4,

формации) - по касательной к окружности , проход щей через датчик 7 в плоскости, перпендикул рной стойкам 4 и 5. Датчик 7 размещен на опорной

н щего элемента выбираютс  из услови  15 стойке 8, закрепленной на хомуте 3

выполнени  неравенств, учитывающих диапазон измерени  усилий мембраной и диапазон измерени  деформаций самим датчиком.

На чертеже представлена схема ус- тановки устройства на объекте.

Устройство дл  измерени  продольных и угловых деформаций образца 1 содержит два хомута 2 и 3, предназначенные дл  установки в двух сечени х образца 1, две измерительные стойки 4 и 5, закрепленные на одном из хомутов, например хомуте 2 перпендикул рно его плоскости, два электромеханических датчика 6 и 7 деформации, опорную стойку 8, закрепленную на другом хомуте, например хомуте 3, и два пружин щих элемента 9 и 10 с узлами 1 % и 12 креплени  на одном конце и сферической поверхностью на другом конце. Каждый из пружин щих элементов 9 и 10 установлен соответственно узлам 11 или 12 креплени  на одной из стоек 4 или 5 в направлении оси наибольщей чувствительности соответствующего датчика 6 или 7. Датчики 6 и 7 деформации выполнены каждый в виде мембраны из пьезоэлектрического материала, к центру которой поджат своей сферической поверхностью соответствующий пружин щий элемент 9 или 10 с усилием , удовлетвор ю цим неравенству

-г

где d - предел измерени  деформации соответствующим датчиком;

30

Поскольку максимальна  величина d измер емых деформаций образца 1 на 25 3-4 пор дка меньше длины I пружин щего элемента 9 или 10, коэффициент передачи электромеханического датчика 6 или 7 в направлении, перпендикул рном оси наибольщей чувствительности датчика 6 или 7, не превышает 0,1-0,01%. Измерение деформации устройством производитс  следующим образом.

В исходном состо нии устройства 35 хомуты 2 и 3 креп тс  при помощи

крепежЛгх элементов на границах базы измерени  образца 1 так, что пружин щие элементы 9 и 10 ориентированы вдоль оси наибольшей чувствительнос- 40 ти датчиков 6 и 7 соответственно и упираютс  в . центр мембраны соответствующего датчика 6 или 7. Поворотом установочных узлов 11 и 12 осуществл етс  поджатие пружин щего элемента 9 или 10 с усилием, удовлетвор ющим неравенству (1). При этом исключаетс  проскальзьшание пружин ющего элемента 9 или 10 по поверхности мембраны датчика 6 или 7, а также устран етс  возможность биений пружин щего элемента 9 или 10 о поверхность указанной мембраны.

При деформации образца 1 в продольном и угловом направлени х хому45

50

с - жесткость пружин щего элемен-55 и 3 также перемещаютс  относита в направлении, перпендикул рном оси наибольшей чувствительности датчика деформаций .

перпендикул рно его плоскости.

Длина каждого пружин щего элемента 9 или 10 выбираетс  из услови 

1

,

0

Поскольку максимальна  величина d измер емых деформаций образца 1 на 5 3-4 пор дка меньше длины I пружин щего элемента 9 или 10, коэффициент передачи электромеханического датчика 6 или 7 в направлении, перпендикул рном оси наибольщей чувствительности датчика 6 или 7, не превышает 0,1-0,01%. Измерение деформации устройством производитс  следующим образом.

В исходном состо нии устройства 5 хомуты 2 и 3 креп тс  при помощи

крепежЛгх элементов на границах базы измерени  образца 1 так, что пружин щие элементы 9 и 10 ориентированы вдоль оси наибольшей чувствительнос- 0 ти датчиков 6 и 7 соответственно и упираютс  в . центр мембраны соответствующего датчика 6 или 7. Поворотом установочных узлов 11 и 12 осуществл етс  поджатие пружин щего элемента 9 или 10 с усилием, удовлетвор ющим неравенству (1). При этом исключаетс  проскальзьшание пружин ющего элемента 9 или 10 по поверхности мембраны датчика 6 или 7, а также устран етс  возможность биений пружин щего элемента 9 или 10 о поверхность указанной мембраны.

При деформации образца 1 в продольном и угловом направлени х хому5

0

тельно друг друга в двух взаимно перпендикул рных направлени х. Однако изменение электрического сигнала в датчиках 6 и 7 продольных и угловых деформаций происходит только от перемещений хомутов 2 и 3, параллельных оси наибольшей чувствительности соответствующих датчиков 6 и 7 так как при перемещении хомутов 2 и относительно друг друга в направлении , перпендикул рном оси наибольшей чувствительности соответствующего датчика 6 или 7 деформации, сферический конец пружин щего элемента 9 или 10, поджатый к мембране датчика 6 или 7 деформации, не смещаетс  по ее поверхности из-за силы трени  поко .

В результате обеспечиваетс  повышение чувствительности устройства, поскольку практически исключаетс  регистраци  датчиками 6 и 7 деформаций , перпендикул рных оси их наибольшей чувствительности. Устройство позвол ет измер ть с высокой чувствительностью деформации образцов в широком диапазоне соотношений продольных и угловых деформаций.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  продольных и угловых деформаций образца, содержащее два хомута, предназначенные дл  установки в двух сечени х образца , две измерительные стойки, закрепленные на одном из хомутов перпендикул рно его плоскости, и два электромеханических датчика деформации , установленных на втором хомуте так, что ось наибольшей чувствитель

   ности одного из них ориентирована по оси одной из стоек, а ось другого- по касательной к окружности, пpoxo- д щей через датчик в плоскости, перпендикул рной стойкам, отличающеес  тем, что, с целью повышени  чувствительности устройства, оно снабжено двум  пружин 1цими элементами с узлом креплени  на одном конце и сферической поверхностью на другом конце, каждый из которых установлен соответственно узлом креплени  на одной из стоек в направлении оси наибольшей чувствительности соответствующего датчика, а каждый датчик выполнен в виде мембраны из пьезоэлектрического материала, к центру которой поджат своей сферической поверхностью соответствующий пружин щий элемент с усилием F, удовлетвор ющим неравенству

   -Vгде d с

   предел измерени  деформации соответствующим датчиком жесткость пружин щего элемента в направлении, пер- пендикул рном оси наибольшей чувствительности электромеханического датчика{ коэффициент трени  скольжени  между пружин щим элементом и мембраной;

   а длина I каждого пружин щего элемента выбираетс  из услови 

   1 10Ч.

   К