Способ определения деформаций конструкции и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G01B7/16 

Изобретение относится к определению деформаций в конструкциях электрическими методами.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей посредством обеспечения возможности измерения деформаций и температуры одним чувствительным элементом.

На фиг. 1 приведена схема устройства для осуществления способа определения деформаций конструкции; на фиг. 2 - зависимость постоянной составляющей поляризации чувствительного элемента от деформации; на фиг. 3 - зависимость высокочастотной составляющей величины поляризации чувствительного элемента от деформации; на фиг. 4 - зависимость электрофизических характеристик (емкости) чувствительного элемента от температуры.

Устройство для осуществления способа определения деформаций (фиг. 1) содержит чувствительный элемент 1 из поляризуемого диэлектрика, зарядовый усилитель 2, измерительный блок 3, первый блок 4 коммутации, первый вход которого соединен с выходом 5 чувствительного элемента

1,а выход - с входом зарядового усилителя

2,импульсный усилитель 6, вход которого соединен с выходом первого блока 4 коммутации, блок управления 7, соединенный с вторым входом первого блока 4 коммутации, второй блок 8 коммутации, первый вход которого соединен с блоком 7 управления, второй вход - с выходом зарядового усилителя 2, третий вход - с выходом импульсного усилителя 6, а первый выход - с измерительным блоком 3, мост 9 переменного-тока, первый вход которого соединен с выходом 5 чувствительного элемента 1, высокочастотный усилитель 10, вход которого соединен с выходом моста 9 переменного тока, а выход - с четвертым входом второго блока коммутации и высокочастотный генератор, вход которого соединен со вторым входом второго блока 8 коммутации, а выход - с вторым входом второго блока 8 коммутации, а выход - с вторым входом моста 9 переменного тока. Чувствительный элемент 1 закреплен на пленке 11 из нержавеющей стали, которая присоединена к конструкции 12 слоем 13 клея.

Способ определения деформаций конструкции реализуется на устройстве, осуществляющем его следующим образом. На поверхности конструкции 12 закрепляют

чувствительный элемент 1 из поляризуемого диэлектрического материала {например, сегментопленка РЬ(7гТООзтолщинои 5 мкм). Перед измерением в нем создают начальную поляризацию постоянным электриче0 ским полем. Затем до и после деформирования конструкции измеряют постоянную и высокочастотную составляющие поляризации чувствительного элемента, с учетом которых определяют

5 статическую и динамическую деформации. При этом, через нормально замкнутый контакт блока 4 выход 5 чувствительного элемента 1 подключен к зарядовому усилителю 2 и импульсному усилителю 6. На их входы

0 подаются сигналы с чувствительного элемента 1, пропорциональные величине статистической деформации конструкции 12 и возникающих в ней акустическим волнам напряжений. Измерение электрического на5 пряжения, поступающего с усилителей 2 и 6, осуществляется измерительным блоком 3. Измерительная цепь параметров преоб разователя 9, 10, 11 не включена. Затем измеряют электрофизические характери0 стики, например, емкость чувствительного элемента 1, с учетом которых и по зависимости диэлектрической проницаемости от температуры определяют температуру конструкции. При этом перед измерением

5 электрофизических характеристик (емкости) до и после деформирования с чувствительного элемента 1 снимают начальную поляризацию. Для этого блок 1 управления осуществляет перекоммутацию блоков 4 и 8.

0 Происходит отключение выхода 5 от усилителей 2 и 6 и подача на него напряжения деполяризации, чувствительного элемента 1. При этом второй блок 8 коммутации включает генератор 11 и подключает к измери5 тельному устройству 3 высокочастотный усилитель 10, с которого поступает сигнал разбаланса моста 9 от изменения параметров (например, емкости) чувствительного элемента 1 вследствие температурных wrv

0 других внешних воздействий на изделие 12, а следовательно, и на чувствительный элемент 1,

Использование чувствительного элемента 1 из поляризуемого диэлектрического материала малой толщины с большой величиной диэлектрической проницаемости и пьезомодулем позволило создать малогабаритный преобразователь генераторного и параметрического типов.

Формула изобретения 1. Способ определения деформаций конструкции, заключающийся в том, что на поверхности конструкции закрепляют чувствительный элемент из поляризуемого диэлектрического материала, в нем создают начальную поляризацию, измеряют величину постоянной составляющей поляризации чувствительного элемента до и после деформирования конструкции, с учетом изменения которой определяют деформации, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, до и после деформирования дополнительно измеряют высокочастотную составляющую поляризации и электрофизические характеристики чувствительного элемента, причем перед измерением электрофизических характеристик до и после деформирования с чувствительного элемента снимают начальную поляризацию, с учетом изменения которых определяют деформацию.

2. Устройство для определения деформаций конструкции, содержащее чувствительный элемент из поляризуемого диэлектрика, зарядовый усилитель и измерительный блок, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено первым блоком коммутации, первый вход которого соединен с выходом чувствительного элемента,

а выход - с входом зарядового усилителя, импульсным усилителям, вход которого соединен с выходом первого блока коммутации, блоком управления, соединенным с вторым входом первого блока коммутации,

вторым блоком коммутации, первый вход которого соединен с блоком управления, второй вход - с выходом зарядового усилителя, третий вход - с выходом импульсного усилителя, а первый выход - с измерительным блоком, мостом переменного тока, первый вход которого соединен с выходом чувствительного элемента, высокочастотным усилителем, вход которого соединен с выходом моста переменного тока, а выход с четвертым входом второго блока коммутации и высокочастотным генератором, вход которого соединен с вторым входом второго блока коммутации, а выход - с вторым входом моста переменного тока.

Изобретение относится к определению деформаций в конструкциях электрическими методами. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей посредством обеспечения возможности измерения деформаций и температуры одним чувствительным элементом. Для этого на поверхности конструкции закрепляют чувствительный элемент 1 из поляризуемого диэлектрического материала. Перед измерением в нем создают начальную поляризацию постоянным электрическим полем. Затем до и после деформирования конструкции измеряют постоянную и высокочастотную составляющие поляризации чувствительного элемента, с учетом которых определяют статическую и динамическую деформации. При этом через блок 4 коммутации чувствительный элемент 1 подключен к зарядовому усилителю 2 и импульсному усилителю 6, выходы которых соединены с измерительным блоком 3. Затем измеряют электрофизические характеристики чувствительного элемента 1, с учетом которых определяют температуру конструкции. Причем перед измерением электрофизических характеристик до и после деформирования с чувствительного элемента 1 снимают начальную поляризацию посредством отключения чувствительного элемента 1 от усилителей 2 и 6 и подачи на него напряжения деполяризации. 2 с.п. ф-лы, 4 ил.

№

о

/

/

#

/ пнэода 10

7 е,отн.ед 0 10 20 30 40 50 ,жс Фиг. ZФиг. J

Область течения материала

о го to

60 80 100

Фиа4