Устройство для градуировки тензометров Советский патент 1990 года по МПК G01L25/00 

К нагреЪительному злемвн/пе/10

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для градуировки тензометров, используемых при измерении малых перемещений и деформаций. Цель изобретения - повышение точности градуировки тензометров малых перемещений. Устройство содержит опорную плиту 1 с установленными на ней подвижной 3 и неподвижной 2 опорами, причем подвижная опора перемещается относительно неподвижной на известное расстояние, воспроизводимое с помощью термодеформируемого стержня 5, нагреваемого до требуемой температуры с помощью блока терморегулирования. Задаваемое перемещение воспроизводится с высокой точностью и повторяемостью. 1 ил.

ХЪ

i &3

V.

/2

«д.

31

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для гра- д ировки тензометров0

Целью изобретения является повышение точности градуировки тензометров малых перемещений.

На чертеже показано предлагаемое устройство.

Устройство для градуировки тензо- мфтров содержит опорную плиту 1 с установленными на ней неподвижной 2 и подвижной 3 опорами. Для снижения трения между опорной плитой 1 и подвижной опорой 3 последняя установлена на шарика; . Термодеформируемый стержень 5, выполненный в виде трубы, оДним концом закреплен через первую т4плоизолирующую прокладку 6 на стойке 7, установленной неподвижно на опорной плите 1, а второй конец стержня 5 через.вторую теплоизолирующую прокладку 8 и соединительную штангу 9 связан с подвижной опорой 3. На те|рмодеформируемом стержне 5 размещен нагревательный элемент 10, соединенный с выходом терморегулятора 11, а к измерительному входу терморегулятор 11 подсоединены выходы датчиков 12 температуры. Часть датчиков 12 температуры размещена во внутренней полости термодеформируемого стержня 5, а остальные датчики 12 температуры рас- пйложены под защитным кожухом 13, закрывающим термодеформируемый стержень 5. Градуируемый тензометр размещается с помощью своих опор 15 на подвижной 3 и неподвижной 2 опорах

устройства.

Устройство работает следующим об- pd зом.

Термодеформируемый стержень 5 уст- рййства выполнен из материала с большим тепловым коэффициентом линейного расширения, например из цинка Задавая значения температуры нагрева стержня 5, можно получить различные значения приращения его длины Поскольку геометрические размеры стерж- ня 5 и материал, из которого он изготовлен, известны, то получаемые приращения il длины при его нагреве могут рассчитаны по формуле

ul cU At,

где oi - тепловой коэффициент линейного расширения;

1 - длина стержня при начальной температуре;

51

5

о

0

5

0

5 п

234

ut - приращение температуры относительно начальной.

Установив градуируемый тензометр 14 на неподвижную и подвижную 3 опоры устройства, приводят в исходное состояние его отсчетное устройство и устанавливают начальную температуру стержня 5. Температура термодеформируемого стержня 5, соответствующая началу отсчета перемещений, выбирается на выше температуры окружающей среды. Поскольку между приращением длины термодеформируемого стержня 5 и его температурой существует пропорциональная зависимость, то шкала терморегулятора 11 может быть програ- дуирована непосредственно в единицах перемещения.

В блоке терморегулятора 11 устанавливают значение задаваемого перемещения. На нагревательный элемент 10 с блока терморегулятора 11 подают соответствующее напряжение. В результате этого происходят разогрев стержня 5 и его тепловое удлинение, которое передается через теплоизолирующую прокладку 8 и соединительную штангу 9 подвижной опоре 3. Для т го, чтобы снизить влияние теплового удлинения соединительной штанги 9 на точность задания перемещений, штанга выполнена из материала с низким тепловым коэффициентом линейного расширения, например из инвара.

Перемещению подвижной опоры 3, воспроизводимому устройством, соответствует определенное значение температуры термодеформируемого стержня 5. Как только измеряемые датчиками 12 текущие значения температуры внутри термодеформируемого стержня 5 и под защитным кожухом 13 достигают допустимой разности, величина напряжения,, подаваемого на нагревательный элемент 10, уменьшается и разогрев стержня 5 прекращается. После этого в блоке терморегулятора 11 вырабатывается сигнал, означающий, что заданное перемещение отработано,

С целью стабилизации теплового режима стержня 5 он изолирован от окружающей среды и других частей устройства с помощью двух теплоизолирующих прокладок 6 и 8 и защитного кожуха 13.

Такич образом, градуируемый тензометр 1 воспринимает перемещение

5

подвижной опоры 3 относительно неподвижной опоры 2.

Для уменьшения времени установления заданной температуры стержня 5 | его выполняют тонкостенным, а момент достижения заданной температуры нагрева определяют по стабилизации выходных сигналов датчиков температуры, т.е. терморегулятор 11, нагревательный элемент 10 и датчики 12 температуры составляют схему автоматического регулирования температуры. При необходимости контроля плавности изменения показаний градуируемого тензометра 1 достаточно установить конечное значение требуемого возрастающего перемещения (соответственно конечное значение температуры нагрева) и фиксиротерморегуляторе, обеспечивающем бо шие токи нагрузки.

Таким образом, реализуя цикл на грева - охлаждения термодеформируе го стержня 5, плавно воспроизводят требуемые, перемещения подвижной оп ры 3 относительно неподвижной опор 2 для градуировки тензометра 1А.

Ю Устройство обеспечивает плавнос создания задаваемых перемещений, о сутствие гистерезиса и релаксации при задании увеличивающихся и умен шающихся перемещений, чем обеспечи

15 ются высокая повторяемость воспрои водимых перемещений, высокая разре шающая способность задания перемещ ний (около 0,2 мкм) и возможность автоматизации процесса градуировки

вать показания тензометра по дости-20 что приводит к повышению точности жению выходным сигналом датчика 12 температуры значений, задаваемых в реперных точках.

После достижения наибольшего заданградуировки тензометров. Формула изобретени Устройство для градуировки тенз метров, содержащее опорную плиту с установленными на ней неподвижной и подвижной опорами, на которых за репляется градуируемый тензометр, отличающееся тем, что, с целью повышения точности градуир ки тензометров, в него введены тер деформируемый стержень с нагревате ным элементом и двумя теплоизолиру щими прокладками, соединительная

ного значения перемещения терморегу- лятор отключается и устройство переводится в режим охлаждения, для чего открываются вентиляционные отверстия в кожухе 13, а момент достижения убывающего перемещения, задаваемого в реперной точке, отмечается по выходному сигналу датчика 12 температуры.

штанга, защитный кожух, стоика и терПриведенный цикл задания перемеще- ,, морегулятор с датчиками температуры, ний легко автоматизируется.

Обеспечить равномерный нагрев стержня 5 и ускорить процесс нагрева можно также путем использования самого стержня 5 в качестве нагревательного элемента. Для этого теплоизоли40

один конец термодеформируемого стержня закреплен через первую теплоизолирующую прокладку на стойке, жестко закрепленной на опорной плите, а другой конец стержня через вторую теплоизолирующую прокладку и соединительную штангу соединен с подвижной опорой, на термодеформируемом стержне размещен нагревательный элемент, соединенный

рующие прокладки 6 и 8 выбираются одновременно и электроизолирующими, например, если изготовить их из керамических материалов (фарфора). Тог- 45 с ВЫХ°Д°М терморегулятора, а с измеда напряжение от терморегулятора 11 подводится к противоположным торцам стержня 5, в результате чего стержень быстро и равномерно нагревается. Такую конструкцию нагревателя удобно 50 использовать при достаточно мощном

Составитель В.Годзиковский Редактор И.Горная Техред М.Дидык

рительным входом терморегулятора соединены выходы датчиков температуры, размещенных во внутренней полости термодеформируемого стержня и под защитным кожухом, закрывающим термоде- формируемый стержень.

Корректор С.Шекмар

5123

терморегуляторе, обеспечивающем большие токи нагрузки.

Таким образом, реализуя цикл нагрева - охлаждения термодеформируемо- го стержня 5, плавно воспроизводят требуемые, перемещения подвижной опоры 3 относительно неподвижной опоры 2 для градуировки тензометра 1А.

Ю Устройство обеспечивает плавность создания задаваемых перемещений, отсутствие гистерезиса и релаксации при задании увеличивающихся и уменьшающихся перемещений, чем обеспечива15 ются высокая повторяемость воспроизводимых перемещений, высокая разрешающая способность задания перемещений (около 0,2 мкм) и возможность автоматизации процесса градуировки,

20 что приводит к повышению точности

что приводит к повышению точности

градуировки тензометров. Формула изобретения Устройство для градуировки тензометров, содержащее опорную плиту с установленными на ней неподвижной и подвижной опорами, на которых закрепляется градуируемый тензометр, отличающееся тем, что, с целью повышения точности градуировки тензометров, в него введены термо- деформируемый стержень с нагревательным элементом и двумя теплоизолирующими прокладками, соединительная

морегулятор с датчиками температуры,

один конец термодеформируемого стержня закреплен через первую теплоизолирующую прокладку на стойке, жестко закрепленной на опорной плите, а другой конец стержня через вторую теплоизолирующую прокладку и соединительную штангу соединен с подвижной опорой, на термодеформируемом стержне размещен нагревательный элемент, соединенный

рительным входом терморегулятора соединены выходы датчиков температуры, размещенных во внутренней полости термодеформируемого стержня и под защитным кожухом, закрывающим термоде- формируемый стержень.

Корректор С.Шекмар