Устройство для измерения деформаций и температуры вращающегося объекта Советский патент 1983 года по МПК G01B7/16 

Изобретение относится к измерй тельной технике, а именно к тензометрическим устройствам для измерения физических параметров на поверхности контролируемых объектов, и может быть использовано для измерения какого-либо механического параметра, например деформаций. Крутящих моментов, перемещений, угловых ускорений, а также температуры на вращающихся объектах типа ва,лов, роторов, Шпинделей и т. п.

Известно устройство для измерения деформаций вращающегося объекта, содержащее индуктивный токосъемник с подвижной и неподвижной обмотками, тензорезистор и источник питания тензорёзистора, устанавливаемые .на вращающемся объекте и соединенные с подвижной обмоткой, усилитель и измеритель амплитуды сигнала, соединенные с неподвижной обмоткой 1 .

Однако это устройство не позволяет измерять статические деформации и температуру, вследствие чего и точность измерения динамических деформаций, измеряемых этим устройством, невысока. Надежность этого устройства, снижена тем, что такой сложный и массивный блок, как источник питания приходится размещать на вращающемся объекте, где на него действуют дестабилизирующие факторы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для измерения деформаций и температуры вращающегося объекта, содержащее индуктивный токосъемник с подвижной и неподвижной обмотками, емкостной токосъемник с подвижной и неподвижной обкладками, устанавливаемые на вращающемся объекте , преобразователи деформаций и температуры, например тензорезисторы, соединенные в мостовые схемы, источник питания мостовых схем, . соединенный с подвижной обмоткой, усилители, входы которых соединены с выходами мостовых схем, преобразователи напряжение - частота и напряжениедлительность импульса, входы которьах соединены с выходами усилителей, а Выходы - соответственно с дополнительным входом преобразователя напряжение - длительность импульса и подвижной обкладкой конденсатора, и устанавливаемые на неподвижном основании измерители амплитуды и частоты сигнала, входы которых .соединены с неподвижной обкладкой конденсатора 2 .

Однако и это устройство не обеспечивает высокой точности измерения вследствие того, что с игнал на выходе емкостного токосъемника имеет малую мощность , а надежность его суЩёственно снижена наличием на вращающемся объекте большого количества преобразователей, а также дополнительного емкостного токосъемника.

Целью изобретения является повышение точности и надежности и мерений.

Эта цель достигается тем, что известное устройство для измерения деформаций и температуры .вращающегося объекта, содержащее индуктивный токосъемник с подвижной и неподвижнойобмотками, тензорезистор, устанавливаемый на вращающемся объекте, усилитель и измерители амплйтуты и частоту сигнала, снабжено термозависимым конденсатором, размещаемым.на вращающемся объекте, цепью положительной обратной связи из последовательно соединенных резисторов и конденсатора, подключенного к их средней точке, и цепью отрицательной обратной связи из последовательно соединенных резисторов, при этом термозависимый конденсатор, -тензорезистор и подвижная обмотка соединены между собой последовательно, каждый конец неподвижной обмотки соединен соответственно с одним концом цепи положительной обратной связи и цепи отрицательной обратной связи, вторые коНцы этих цепей и измерители амплитуды и частоты сигнала соединены с выходом усилителя, а средние точки этих цепей соединены соответственно с прямым и инверсным входами усилителя.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения деформаций и температуры вращающегося объекта содержит индуктивный токосъемник 1 с подвижной обмоткой 2 и неподвижной обмоткой 3, тензорезистор 4, и термозависимый конденсатор 5, устанавливаемЬ1й на вращгцощемся объекте 6, а также устанавливаемые на неподвижном основании 7 цепь 8 положительной обратной связи, в которую входят последовательно соединенные резисторы 9 и 10 и соединенный с их средней точкой конденсатор 11, цепь 12 отрицательной обратной связи в которую входят последовательно соединенные резисторы 13 и 14, усилитель 15, прямой вход 16 которого соединен со средней точкой цепи 8 положительной обратной связи, а инверсный вход 17 - со средней точкой цепи 12 отрицательной обратной связи, измеритель 18 амплитуды сигнала и измеритель.19 частоты сигнала, входы которых соединены с выходом усилителя 15 -. При этом термозависимый конденсатор 5, тензорезистор 4 и подвижная обмотка 2 соединены межд

собой последовательно, один конец неподвижной обмотки 3 соединен с концом цепи 8 положительной обратной связи, а другой - с концом цепи 12 отрицательной обратной связи, а другие концы цепей 8 и 12 обратной связи соединены с выходом усилителя 15.

Устройство.работает следующим образом.

При включении устройства в релаксационном генераторе, образованном усилителем 15, цепями 8 и 12 обратно связи, о бмотками 2 и 3 индуктивного токосъемника 1, термозависимым конденсатором 5 и тензорезистором 4, возникают колебания, частота которых зависит от емкости термозависимого конденсатора 5, а амплитуда величины сопротивления тензорезистора 4, Величины амплитуды и частоты колебаний выходного сигнала измеряют на выходе усилителя 15 с помощью измерителей 18 и 19. Таким образом, используя минимальное число деталей

устройства, размещаемых на вращающемся объекте б, можно существенно повысить надежность устройства. Точность устройства повышается благодаря тому, что в преобразовании сигнала участвует усилитель с цепями обратной связи, располагаемый на неподвижном основании в наиболее благоприятных для его функционирования условиях.

0

Использование предлагаемого устройства для контроля деформаций и температуры на .вращающихся объектах позволяет обеспечит надежное изме5рение зтих параметров в сложных условиях проведения эксперимента, при жестких ограничениях объема или массы размещаемых на вращающемся объекте деталей устройства, наличии на этом объекте линейных и угловых ус0корений, вибраций, агрессивной среды и других влияющих на точность измерения факторов.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ И ТЕМПЕРАТУРЫ ВРАГтуиоИЩГОСЯ ОБЪЕКТА, содержащее индуктивный токосъемник с подвижной и неподвижной обмотками, тензорезистор,устанавливаемый на вращающемся -объекте, усилитель и измерители амплитуды и частоты сигнала,- отличающееся тем, что, с целью повышения точности и надежности измерений, оно снабжено термозависимым конденсатором, размещаемым на вращающемся объекте, цепью положительной обратной связи из последовательно соединенных резисторов, и конденсатора, подключенного к их средней точке, и цепью отрицательной обратной связи из последовательно соединенных резисторов, при этбм термозависимый конденсатор, тензорезистор и подвижная обмотка соединены между собой последовательно, каждый конец неподвижной обмотки соединен соответственно с одним концом цепи положительной обратной связи и цепи отрицательной обратной связи, вторые in концы этих цепей и измерители амплитуды и частоты сигнала соединены С с выходом усилителя, а средние точки этих цепей соединены соответственно с прямым и инверсным входами усилителя. . &0 VI 4 М