Умножитель деформации Советский патент 1989 года по МПК G01B7/16 

1

(21)4200739/25-28

(22)27.02.87

(46) 23.10.89. Бюп. 39

(71)Институт механики АН УССР

(72)Д.А. Гаврилов, В.Ф Жованик и В.Н. Патсаев

(53) 531.781.2 (088.8)

(56) Патент Великобритании

1241019, кп. G 01 В 7/18, 1971.

Патент Великобритании 1348585, кл. G 01 В 7/18, 1974.

(54) УМНОЖИТЕЛЬ ДЕФОРМАЦИИ

(57) Изобретение относится к тензометрии и может быть использовано при измерении малых величин деформации объекта. Цель изобретения - повышение точности при измерении малых приращений деформации, что д стига- ется введением в известный умножитель деформации, содержащий измерительный блок 1 и регистратор 14,. набора мне

Изобретение относится к тензометрии и может быть использовано при измерении малых величин деформации объекта. Цель изобретения - повышение точности при измерении малых приращений деформации, что достигается введением в известный умножитель деформации, содержащий измерительный блок 1 и регистратор 14, набора множительных блоков 7, каждый из которых выполнен в виде консольно закрепленной балки 8 равного сопротивления, составной подложки 9 с двумя жесткими и одним податливым участком, закрепленной концами на балке 8, двух тензорезисторов 10 и 11, один из которых закреплен на подложке на границах жесткого и податливого участков, а другой - на балке 8 блока 7, нагружающего механизма 12, взаимодействующего с концом балки 8, и нуль-органа 13 с двумя входами, каждый из которых соединен с тензорезистором, закрепленным соответственно на балке данного блока и составной подложке предыдущего блока. Тензорезистор, закрепленный на составной подложке последнего блока, соединен с регистратором 14. Введение составной подложки позволяет умножить механическую деформацию в К раз, где К - отношение длины податливого участка к общей длине составной подложки. По сигналу на выходе нуль-органа 13 человек-оператор так управляет механизмом 12 нагружения, чтобы уровни сигналов на входах нуль-органа 13 были равны между собой. Эта операция проводится для каждого множительного блока 7. Умножитель деформации позволяет повысить точность измерения малых приращений деформаций объекта за счет замены электрического усиления сигнала механическим, что существенно повышает стабильность коэффициента умножения и начального уровня сигнала. 3 ил.

-71

I

tt

i

-IJLJ-llih- f

п

СП

Od

СЛ

00

жительных блоков 7, каждый из которых выполнен в виде консольно закрепленной балки 8 равного сопротивления, составгэй подложки 9 с двумя жестки- ми и- одним податливым участками, закрепленной концами на балке 8, двух тензорезисторов 10 и 11, один из которых закреплен на подложке на границах жесткого и податливого участ- ков, а другой - на балке 8 блока1 7, нагружающего механизма-12, взаимо- действукяцего с концом балки 8, и нуль органа 13 с двумя входами, каждый из которых соединен с тензорезисто- ром, закрепленным соответственно на балке данного блока и составной под- ложке предыдущего блока. Тензорезис- тор, закрепленный на составной подложке последнего блока, соединен с

Изобретение относится к тензометрии и может быть использовано при измерении малых величин деформации объекта.

Целью изобретения является повышение точности при измерении малых при- ращений деформации.

Цель достигается введением в известный умножитель деформации, содержащий измерительный блок и регистратор, набора множительных блоков, каждый из которых вьшолнен в виде кон- сольно закрепленной балки равного сопротивления, составной подложки с двумя жесткими и одним податливым участками, закрепленной своими конца- ми на балке, двух тензорезисторов, один из которых закреплен на подложке на границах жесткого и податливого участков, а другой - на балке блока, нагружающего мехаш/зма, взаимодейст- вующего с кбнцом балки, и нуль-органа с двумя входами, каждый из которых соединен с тензорезисторбм, закрепленным соответственно на балке данного, блока и на составной подложке пре

дьдущего блока, а тензорезистор, закрепленный на составной подложке блока, соединён с регистратором. На фиг. 1 представлена схема соединения блоков и элементов умножителя деформации; на фиг. 2 - измери тельный блок, содержащий составную подложку и закрепленный на ней тензорезистор, общий вид; на фиг. 3 - на

регистратором 14. Введение составной подложки позволяет умножить механическую деформацию в К раз, где К - отношение длины податливого участка к общей длине составной подложки. По сигналу на выходе нуль-органа 13 человек-оператор так управляет механизмом 12 нзгружения, чтобы уровни сигналов на входах нуль-органа 13 быпи равны между собой. Эта операция проводится для каждого множительного блока 7. Умножитель деформации позволяет повысить точность измерения малых приращений деформаций объекта за счет замены Электрического усиления сигнала механическим, что существенно повышает стабильность коэффици ента умножения и начального уровня сигнала. 3 ил.

5

Q

O

5

набор множительных блоков, общий вид. Набор (фиг. 1 и 3) выполнен состоя-, щим из двух идентичных множительных блоков.

Умножитель деформации содержит измерительный блок 1, вьтолненный в виде предназначенной для закрепления своими концами на исследуемом объекте составной подложки 2 с двумя жесткими участками 3 и 4 и одним податливым участком 5 между ними, и тензорезистора 6, закрепленного своими концами на границах жесткого и qoдaтливoгo участков Зи5, 4и5, набор множительных блоков 7, каждый из которых вьшолнен в виде консольно закрепленной балки 8 равного сопротивления, составной подложки 9 с двумя жесткими и одним податливым участками, закрепленной своими концами на балке 8, двух тензорезисторов 10 и 11, один из которых закреплен на подложке 9 на границах жесткого и податливого участков, а другой - на балке 8 блока 7, нагружающего механизма 12, взаимодействующего с концом балки 8, и нуль-органа 13 с двумя входами, каждый из которых соединен с тензорезистором 11 и 10 или 6, закрепленным соответственно на балке 8 данного блока 7 и составной подложке 9 или 2 предьдущего множительного или измерительного блока 7 или 1, и регистратор 14, а тензореаис- тор 10, закрепленный на составной

51

подложке 9 последнего блока 7, сое- динен с регистратором 14.

Нагружающий механизм 12 каждого множительного блока 7 управляется по сигналу на выходе нуль-органа 13 с помощью чаповека-оператора, осуществляющего обратную связь вручную. Эта обратная связь на фиг. 1 условно показана пунктиром

Умйожитель деформации работает следующим образом.

На исследуемом объекте закрепляют концы составной подложки 2 измерительного блока 1, например, с помощью клеевого связующего. На электрические схемы /каждого из тензорезис торов 6, 10 и 11, выполненные, например, по схеме моста, подают напряжения питания от соответствующих стабилизированных источников (электрические схемы и источники их питания условно не показаны). Затем балансируют электрические схемы с помощью регулировочных элементов (на фиг.1 условно не показаны) и приступают к нагружению исследуемого объекта.

При появлении малой деформации исследуемого объекта она умножается в измерительном блоке в число К раз, равное отношению длины податливого участка 5 к общей длине составной подложки 2. Таким образом, уже в измерительном блоке 1 происходит умножение механической деформации в К раз. Выходной сигнал тензорезисто- ра 6 измерительного блока 1 поступает на один из входов нуль-органа 13 . следующего за измерительным множительного блока 7, При этом на выходе нуль-органа 13 появляется сигнал превышения сигналом с тензорезистора 6 сигнала, с тензорезистора 11 данного множительного блока 7, который воспринимается оператором. Последний приводит в действие нагружающий механизм 12 этого множительного блока 7 и останавливает его в момент совпадения уровней сигналов на входах нуль- органа 13,

Поскольку в множительном блоке 7 тензорезистор 11 закреплен непосредственно на балке 8, а тензорезистор 10 - на составной подложке 9, то аналогично тому, как это бьгю описано в Измерительном блоке 1, на балке 8 имеет место еще одно умножение механической деформации в К раз, вследствие чего общий коэффициент умноже67586

ния механической деформации будет равен К. При подключении следующего множительного блока 7 этот коэффи- - циент возрастает до величины К и т.д. .Предельное значение коэффициента умножения деформации ограничивается чувствительностью нуль-органов 13 и стабильностью самих выходных сигналов .

Q электрических схем, тензорезисторов 11, 10 или 6.

С последнего тензорезистора 10 пос- лед.1;его множительного блока 7 выходной сигнал поступает на регистратор 14,

5 Использование описанного умножителя деформаций позволяет заменить электрическое усиление сигнала механическим, что существенно повьщшет стабильность как коэффициента умножения де-

0 формации, так и начального уровня выходного сигнала. В итоге повышается точность измерения мальсх приращений деформации объекта, причем само умножение деформации осуществляется без

5 использования каких-либо сложных электронных устройств.

Формула изобретения Умножитель деформации, содержащий измерительный блок, выполненный в ви0 де предназначенной .%оя закрепления своими концами на исследуемом объекте составной подложки с двумя жесткими участками и одним податливым участком между ними и тензорезистора, закрепленного своими концами на границах жесткого я податливого участков, и регистратор, отличающийся тем, что, с ц€шью повышения точности при измерении малых приращений дефорQ мации, он снабжен набором множительных блоков, каждый из которых выпол- нен в виде консольно закрепленной балки равного сопротивления, составной подложки с двумя жесткими и од- ним податливым участками, закрепленной своими концами на балке, двух тензорезисторов, один из которых закреплен на подложке на границах жесткого и податливого участков, а другой Q на балке блока, нагружающего механизма, взаимодействующего с концом балки, и нуль-органа с двумя входами, каждый из которых соединен с тензорезис-; тором, закрепленным соответственно на балке данного блока и на составной подложке предьщущего блока, а тензорезистор, закрепленный на составной подложке последнего блока, соединен с регистратором.

5

5

Фие.2

Фиг.З

Редактор Н. Гунько

Составитель Е. Щелина Техред И.Верес

Заказ 6372/38

Тираж 683

ВНИИПИ Государственного комитета ло изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Корректор в. Кабаций

Подписное