Устройство для контроля медленно нарастающих механических напряжений Советский патент 1991 года по МПК G01L9/08 

6

фм.1

изобретение относится к области измерительной техники,, предназначено для контроля медленно нарастающих механических напряжений и может быть использовано, например, в горной промышленности для контроля за дина- микой напряженного состояния в твердеющих закладочных материалах.

Целью изобретения является повы- шение точности контроля-путем увеличения количества уровней контроля.

На фиг,1 представлена конструкция устройства; на фиг.2 - график изменения суммарной акустической эмиссии, регистрируемой на выходе пьезоэлемен- та, во временис

Устройство для измерения медленно нарастающих механических напряжений содержит дисковый пьезоэлемент I, к плоским поверхностям которого приклеены первые верхняя 2 и нижняя 3 пластины, к которым приклеены соответственно вторые верхняя 4 и нижняя 5 пластины Каждая из пластин 2-5 до склейки в едшдай с пъезозлемен- том 1 пакет подвергается чеханическо- му нагруженйго до уровня напряжений С , s G „ соответственно. Количество пластин может быть большим в соответствии с числом п уровней контроля.

Пьезоэлемент 1 совместно с пластк- наАи 2-5 помещен в защитный корпус, состоящий из нижней 6 и верхней 7 крышек, Пьезоэлемент 1 двужильным кабелей 8 связан с прибором для регистрации суммарной акустической эмиссии, (не показан).

Устройство для контроля медленно нарастающих механических напряжений работает следующим образом.

После помещения преобразователя в сплошную твердую (твердеющую) сре ду на его нижнюю б и верхнюю 7 крышки начинают действовать нарастающие во времени напряжения (фиг.J, стрелки) . Поскольку устройство представляет собой единую жесткую конструкцию, то испытываемые крышками 6 и 7 напря- жения будут также испытываться всеми пластинами 2-5 и пьезоэлементом 1 ,

Как только уровень напряжений, испытываемых устройством, достигнет значения (5, , в пластине 2 произойдет скачкообразное увеличение суммарной акустической эмиссии, которая преобразуется пьезоэлементом I в электрический сигнал, регистрируемый измерительным прибором (фиг.2, график). Указанный скачок суммарной акустической эмиссии произойдет в некоторый момент времени tj.

При дальнейшем увеличении напряжений и достижении ими (в момент времени t-) значения СГ скачкообразное увеличение суммарной акустической эмиссии будет иметь место в пластине 3. В моменты времени t и t измеряемое напряжение достигнет значений СУз и что вызовет скачки суммарной акустической эмиссии в пластинах 4 и 5 соответственно.

Таким образом, график изменения суммарной акустической эмиссии во времени будет отражать возрастание напряжений, действующих на устройство, поскольку каждому скачку суммарной акустической эмиссии может быть сопоставлено известное значение напряжений

Необходимое количество накладок в устройстве определяется поставленной задачей и требуемой разрешающей способностью контроля о Так, например, если задачей контроля является сигнализация о превышении напряжения некоторого критического уровня GKO, то , устройство должно содержать одну пластину, подвергнутую предварительному механическому нагружению 3 в (Гкрз С увеличением количества пластин уменьшается интервал дискретиза ции отсчетов и соответственно растет разрешающая способность контроля напряжений„t

Применение данного устройства N позволит повысить точность измерений нарастающих механических напряжений в твердеющей среде за счет исключения влияния акустических помех и изменяющихся во времени физико-механических свойств среды на параметры регистрируемого акустического сигнала.,

Формула изобретения

Устройство для контроля медленно нарастающих механических напряжений, содержащее дисковый пьезоэлемент, помещенный в корпус с .силопередаю- щими кружками, отличающее- с я тем, что, с целью повышения точности контроля путем увеличения количества уровней контроля, оно снабжено п металлическими пластинами по

числу п уровней контроля, каждая из - которых подвергнута предварительному механическому нагруженню до заданного уровня напряжения, причем каждая металлическая пластина приведена в

акустический контакт с пьезоэлемен- том и расположена между крышкой и пьезоэлементом или между крышкой и соответствующей пластиной.

Цель изобретения - повышение точности измерений. Это достигается тем, что устройство для измерения медленно нарастающих механических напряжений содержит пьезоэлемент 1, пластины 2-5, нижнюю крышку 6 и верхнюю крышку 7. Пластины 2-5 предварительно подвергают первичному нагру- жению до различных уровней напряжений О;. Устройство помещают в сплошную твердеющую среду. Со стороны среды на него действует нарастающее во времени напряжение. По достижении напряжением в среде значения первичного нагружения происходит скачкообразное увеличение суммарной акустической эмиссии в пластине 2, регистрируемой пьезоэлементом 1. При дальнейшем увеличении напряжений ск.ачки t суммарной акустической эмиссии происходят и в других пластинах 3-5. По моменту скачка акустической эмиссии определяют превышение напряжением в среде заданного значения GJ . Необходимое количество пластин определяется требуемым количеством уровней контроля. 2 ил.

IN

ft

(Риг. Z