Способ определения линейных перемещений Советский патент 1992 года по МПК G01B7/16 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерению линейных перемещений, преимущественно в длинномерных строительных конструкциях.

Известен способ измерения расстояния между двумя поверхностями, заключающийся в том, что мерный провод с извест- ным температурным коэффициентом линейного расширения закрепляют ча первой поверхности, провешивают с определенным натяжением и по перемещению другого конца мерного провода относительно второй поверхности с помощью отсчет- ного приспособления, например датчика, определяют измеряемую величину.

Недостаток этого способа - низкая точность измерения из-за влияния температуры окружающей среды.

Наиболее близким к изобретению является способ измерения линейных перемещений, заключающийся в том, что на контролируемом объекте закрепляют один конец стержня с известным темпера-, турным коэффициентом линейного расширения и с помощью отсчетного устройства фиксируют положение второго конца стержня относительно неподвижного объекта до и после перемещения контролируемого объекта.

В данном способе предусматриваются меры для компенсации влияния температуры на результат измерения. Для этого па-ч

OJ СА О

ЧЭ

раллельно первому закрепляют второй стержень с другим коэффициентом линейного расширения, а отсчетное устройство связывают с обоими стержнями посредством рычага, у которого расстояния от точки его соприкосновения с отсчетным устройством до точек шарнирного соединения со стержнями пропорциональны коэффициентам линейного расширения соответствующего провода.

Однако известный способ характеризуется низкой точностью измерения из-за наличия таких методических погрешностей, как погрешности чувствительности и нелинейности отсчетного устройства, погрешность из-за гистерезиса, вызванного люфтом и трением в шарнирных соединениях, а также сложностью измерительного устройства.

Цель изобретения - повышение точности и чувствительности температурно-неза- висимых измерений.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения линейных перемещений, заключающемуся в том, что на контролируемом объекте закрепляют один конец стержня с известным температурным коэффициентом линейного расширения и с помощью отсчетного устройства фиксируют положение второго конца стержня относительно неподвижного объекта до и после перемещения контролируемого объекта, стержень выполняют электропроводным и предварительно определяют его температурный коэффициент электрического сопротивления, после закрепления на контролируемом объекте на стержень подают электрический ток и при этом измеряют его электрическое сопротивление и длину, а после перемещения контролируемого объекта измеряют длину стержня изменением величины тока до восстановления исходных показаний отсчетного устройства и вновь измеряют его электрическое сопротивление, по измеренным значениям сопро- тивления и длины стержня с учетом известных температурных коэффициентов линейного расширения и электрического сопротивления определяют величину перемещения контролируемого объекта.

На чертеже показана схема осуществления способа определения линейных перемещений верхнего конца колонн виброизолированного фундамента турбоагрегата крупной ТЭС вследствие монтажа оборудования.

На схеме обозначено 1 - электропроводный стержень; 2 - исследуемая колонна; 3 - нижняя плита фундамента; 4 - верхняя

плита фундамента; 5 - источник тока; 6 - регулятор тока; 7 - амперметр; 8 - вольтметр; 9 - отсчетное устройство.

Способ осуществляют следующим образом.

Электропроводный стержень 1 с известными заранее определенными температурными коэффициентами /3 линейного расширения и а электрического сопротивления закрепляют в точке М на уровне конца А колонны 2 (контролируемого объекта), установленной на нижнюю плиту 3 фундамента (неподвижный объект) и нагруженной верхней плитой 4 фундамента. К концам

электропроводного стержня 1 подключают источник 5 тока через последовательно включенные регулятор 6 тока и амперметр 7. С помощью регулятора 6 устанавливают величину тока, обеспечивающего

нагрев электропроводного стержня 1 до некоторой температуры Тч, при которой линейное расширение его заведомо превышает ожидаемое значение деформации колонны 2. Затем с помощью отчетного

устройства 9 фиксируют положение точки N стержня относительно плиты 3 и измеряют с помощью амперметра 7 и вольтметра 8 электрическое сопротивление RI отрезка MN электропроводного стержня 1, а также

его длину И (положение а).

После монтажа оборудования вследствие сжатия колонны (положение б)точка N электропроводного стержня 1 сместится вниз на величину 5, а отсчетное устройство

9 покажет рассогласование и характер деформации колонн (сжатие). Изменяя с помощью регулятора 6 тока нагрев электропроводного стержня 1, добиваются изменения длины (укорочения) отрезка MN

до восстановления исходного показания отсчетного устройства 9 (положение в). Измеряют электрическое сопротивление R2 отрезка MN электропроводного стержня, соответствующее новой температуре

стержня.

Искомую величину перемещения д конца А колонны вследствие ее деформирования определяют, используя соотношение:

«-ЈЈ(.

Как следует из расчетного соотношения, результат измерения не зависит от значения температуры окружающей среды. На результат измерения не влияет также неравномерность нагрева электропроводного

стержня и нестационарность условий теплообмена, так как электрическое сопротивление стержня является интегральной оценкой температуры по всей длине на момент измерения.

В данном способе реализуется компенсационный метод измерения (метод уравновешивания), характеризующийся простотой и минимальными методическими погрешностями.

Способ позволяет определять линейные перемещения, составляющие единицы микрометров при реальной длине деформируемых конструкций в несколько десятков метров.

Формула изобретения

Способ определения линейных перемещений, заключающийся в том, что на контролируемом объекте закрепляют один конец стержня с известным температурным коэффициентом линейного расширения и с помощью отсчетного устройства фиксируют положение второго конца стержня относительно неподвижного объекта до и после перемещения контролируемого объекта, о т- личающийся тем, что, с целью повышения точности и чувствительности температурно-независимых измерений, стержень выполняют электропроводным и предварительно определяют его температурный коэффициент электрического сопротивления, после закрепления на контролируемом объекте на стержень подают электрический ток и при этом измеряют его электрическое сопротивление и длину, а после перемещения контролируемого объекта изменяют длину стержня изменением величины тока

до восстановления исходных показаний отсчетного устройства и вновь измеряют его электрическое сопротивление, по измеренным значениям сопротивления и длины стержня с учетом известных температурных

коэффициентов линейного расширения и электрического сопротивления определяют величину перемещения контролируемого объекта.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерениям линейных перемещений преимущественно в длинномерных строительных конструкциях. Целью изобретения является повышение точности и чувствительности температурно независимых измерений. На электропроводный стержень, связанный одним концом с перемещающимся контролируемым объектом, подают электрический ток, величину которого изменяют так, чтобы положение другого конца стержня относительно неподвижного объекта оставалось неизменным, и измеряют ИСХОДНУЮ длину стержня, а также его электрическое сопротивление до и после перемещения контролируемого объекта. По измеренным величинам с учетом известных температурных коэффициентов линейного расширения и электрического сопротивления стержня определяют величину линейного перемещения контролируемого объекта относительно неподвижного объекта. 1 ил. (Л С