Устройство для измерения деформаций Советский патент 1984 года по МПК G01B7/14 

Г

I I

|

о.

4

САд

сл

00

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ, содержащее размещаемый в процессе измерений на обьекте контроля тензорезистор, измерительный блок и включенные между ними элементы связи, отличающеес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем измерения расстояния до объекта и повышения надежности, элементы связи выполнены в виде двух емкостных датчиков перемецения, каждый из которых соединен с одним из выводов тензорезистора, а измерительный блок выполнен в виде измерителя параметров комплексной величины.

//////////////////

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для одновременного измерения двух механических величин, например деформации и линейного перемещения подвижного объекта, крутящего момента и осевого биения вала, продольной и поперечной деформации и пр.

Известно устройство для измерения пары механических величин (осевой силы и крутящего момента), содержащее датчик момента и датчик осевой силы, вьтолненный в виде стержней, соединенных между собой перемычкой l .

Недостатками этого устройства являются сложность и низкая точность обусловленные необходимостью применения специального измерительного блока и контактных средств передачи измерительной информации.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения деформаций, содержащее размещаемый в процессе измерений на объекте контроля тензорезистор, измерительный блок и включенные между ними элементы связи. Элементы связи этого устройства выполнены в виде скользящих контактов 2 .

Недостатками известного устройства являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что использование в качестве чувствительных элементов тензорезисторов не позволяет измерять линейные перемещения подвижных объектов относительно внешней базы, а также низка надежность, обусловленная использованием контактных элементов связи.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем измерения расстояния до объекта и повыщение надежности устройства

Эта цель достигается тем, что в устройстве для измерения деформаций, содержащем размещаемый в процессе измерений на объекте контроля тензорезистор, измерительный блок и включенные между ними элементы связи, элементы связи вьшолнены в виде двух емкостных датчиков перемещения, каждый из которых соединен с одним из выводов тензорезистора, а измерительный блок выполнен в виде измерителя параметров комплексной величины

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит размещенный на объекте контроля тензорезистор 1, емкостные датчики 2 и 3 перемещений и измерительный блок 4. Один из электродов каждого датчика 2 и 3 закреплен на объекте контроля и электрически соединен с одним из выводов тензорезистора 1.

Второй электрод емкостного датчика 3 заземлен, а второй электрод емкостного датчика 2 подключен к входу измерительного блока 4, вьтолненного в виде измерителя двух параметров комплексной величины - емкости и активного сопротивления. Измерительный блок 4 включает в себя источник 5 импульсов тока, выход которого я-впяется входом измерительного блока 4, и подключенные к нему измеритель 6 мгновенных значений напряжения и дифференциатор 7. Выход измерителя 6 является первым выходом устройства, а выход дифференциатора 7 - вторым выходом устройства.

Устройство для измерения деформаций работает следующим образом. I

Деформация контролируемого объекта под воздействием силы крутящего или изгибающего момента и прочих факторов воспринимается тензорезистором 1 и приводит к изменению его сопротивления.

Линейные перемещения объекта в направлении, параллельном или перпендикулярном плоскости электродов емкостных датчиков 2 и 3 приводят к изменению величины их емкости. Изменение параметров емкостно-резистивной цепи, состоящей из последовательно соединенньк тензорезисторов 1 и емкостных датчиков 2 и 3, преобразовывается измерительным блоком 4 в сигнал.на первом выходе устройства, пропорциональный величине изменения активного сопротивления тензорезистора, соответствующей величине деформации объекта, и в сигнал на втором выходе, пропорциональный изменению емкости датчиков 2 и 3, однозначно связанный с величиной линейного перемещения.

Измерительный блок 4 работает следующим образом.

Через контролируемую цепь (тензоредистор 1 и датчики 2 и 3) от ис3

точника 5 пропускается импульс тока прямоугольной формы. Скачок напряжения на выводах этой цепи (на входе блока 4), соответствующий переднему фронту импульса тока, пропорциональный величине последовательного активного сопротивления этой цепи (сопротивлению тензорезистора 1) регистрируется измерителем 6 мгновенного значения напряжения и преобразовывается в сигнал на первый выход измерительного блока 4.

Ъ течение интервала времени, соответствующего плоской вершине импульса тока, напряжение на выводах контролируемой цепи линейно растет со скоростью, обратно пропорциональной величине ее последовательно соединенных емкостей (датчики 2 и 3)

43584

Скорость изменения этого напряжения с помощью дифференциатора 7 преобразуется в пропорциональный сигнал на втором выходе измерительс ного блока, величина которого однозначно характеризует емкость цепи, а следовательно, и величину линейного перемещения объекта.

Преимущества предлагаемого уст10 ройства обусловлены тем, что оно позволяет измерять линейные перемещения подвижного объекта контроля относительно внешней базы и таким образом обладает расширенными функ-

JJ циональными возможностями, а использование бесконтактных элементов связи, совмещенных с емкостными датчиками, позволяет повысить надежность устройства.