Способ градуировки тензорезисторов при низких температурах и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК G01B7/18 

дольной оси, измеряют выходной сигнал тензорезисторов,соответствующую ему деформацию чувствительного элемента и по измеренным величинам производят градуировку тензорезисторов, причем испытуемые тензорезисторы устанавливают под углом к продольной оси чувствительного элемента, на который параллельно его продольной оси устанавливают дополнительно контрольные тензорезисторы с известной чувствительностью, после приложения усилия растяжения измеряют выходной сигнал контрольных тензорезисторов, после чего закручивают чувствительный элемент поочередно в противоположные стороны и создают в нем угловую деформацию разного .знака, измеряют выходной сигнал тензорезисторов и соответствующую ему угловую деформацию чувствительного элемента в направлении главной оси тензорезистора а градуировку тензорезиеторов производят с учетом измеренных величин.

Описам ный способ реализуется с помощью устройства, содержащего корпус, размещенные в нем криостат с жестко закрепленной пассивной тягой, установленный в криостате .чувствительный элемент, внешняя поверхность которого предназначена для закрепления градуируемых тензорезисторов, а один из концов соединен с пассивной тягой, механизм нагружения с активной тягой, соединенной с другим концом чувствительного элемента, и отсчетный узел для измерения выходного сигнала тен- зорезксторов, при этом механизм нагруже- ним снабжен шлмцевой .втулкой, установленной на торце пассивной тяги с возможностью поворота относительно ее оси, шлицевым валом, установленным во втулке коаксиально ей с возможностью перемещения вдоль ее оси и поворота относительно оси, гибким тросом, намотанным на шлицевую втулку, и гирями, предназначенными для поочередного взаимодействия с соответствующим концом троса, а механизм нзфуженмя и активная тяга шарнирно соединены с соответствующими торцами шлицевого вала. .

Сущность способа состоит в том, что градуируемые тензорезисторы устанавливают на чувствительный элемент, выполненный в виде цилиндрической трубки постоянного сечения по типу образцов для механических испытаний материалов, например, с резьбовыми головками по ГОСТ 22706-77 (Металлы. Метод испытания на растяжение при температурах (-100) -- (- 269)°С) под углом к продольной оси его. Наиболее оптимальным углом наклона тензорезисторов является угол, равный 45°. При

этом в сечениях чувствительного элемента, расположенных под этим углом, при закручивании последнего создается напряженное состояние чистого сдвига, т.е.

возникают только нормальные напряжения разного знака, а касательные напряжения отсутствуют, Затем устанавливают на чувствительном элементе контрольные тензорезисторы в направлении, параллельном оси

чувствительного элемента и создают начальную линейную деформацию его посредством приложения растягивающей осевой нагрузки. Измеряют указанную линейную деформацию контрольным тензорезистором. Создание начальной линейной деформации обеспечивает устранение зазоров в силовых тягах и захватах (в силовой цепи). Далее закручивают чувствительный элемент поочередно в одну и другую стс-роны. При

этбм в направлении главных осей испытуемых тензорезисторов создается деформа1- ция растяжения или сжатия в зависимости от направления вращения. При закручивании измеряют выходной сигнал тензорезисторов и соответствующую ему угловую деформацию -чувствительного элемента, а градуировку тензорезисторов производят с учетом всех измеренных величин.

На чертеже показано устройство, с помощью которого реализуется описанный способ.

Устройство содержит корпус 1, в котором размещен криостат 2 с жестко закрепленной пассивной тягой 3 в виде опорной

.трубы, установленный в криостате чувствительный элемент 4, на внешней поверхности которого установлены тензорезисторы 5, а один из концов которого связан с пассивной тягой, механизм нагружения с активной силовой тягой 6, соединенной с.другим концом чувствительного элемента, и отсчетный узел (не показан), регистрирующий выходной сигнал тензорезисторов.

Механизм нагружения снабжен шлицевой втулкой 7, установленной на торце пассивной тяги с возможностью поворота относительно ее оси посредством упорного подшипника 8, шлицевым валом 9, установленным во втулке коаксиально ей с зозмож

ностью перемещения вдоль ее оси и

поворота относительно оси, гибким тросом 10, намотанным на шлицевую втулку, и гирями 11 и 12, которые предназначены для поочередного взаимодействия с соответст- 5 вующим концом троса через ролики 13 и 14. Механизм нагружения шарнирно связан с активной силовой тягой. Гири накладывают на грузоприемные площадки 15 и 16. Вес гирь Q создает на чувствительном элементе крутящий момент правого или левого направления - в зависимости от того, на какую грузоприемную площадку накладывают гири.

Для герметизации внутренней полости пассивной силовой тяги предусмотрено вакуумное уплотнение 17, позволяющее передавать как линейные, так и угловые перемещения активной тяги, Чувствительный элемент связан с пассивной тягой шарнирами 18 и 19. Для присоединения проводов от тензорезисторов к отсчетному узлу криостат снабжен герметичным вакуумным разьемом 20. Осевая нагрузке создается электродвигателем 21.

Устройство работает следующим образом. Предварительно производят монтаж электрической цепи тензорезисторов, наличие цепи и работоспособность тензорезисторов проверяют электрическим прибором, например, омметром. Чувствительный элемент с установленными на его внешней поверхности в пределах измерительной базы (расчетной длины) тензорези- сторами (градуируемые - не менее 10 шт., под углом (45 ± 1}° к оси чувствительного элемента, контрольные - не менее 2 шт. - параллельно оси чувствительного элемента) подсоединяют к смлоэым тягам и опускают вместе с этими тягами в криостат, Внутреннюю полость пассивной силовой тяги пред- варительно вакуумируют с помощью вакуумного насоса и заполняют газообразным гелием. Затем криостат .заполняют необходимым хладагентом в зависимости от заданной температуры испытаний, например, жидким азотом или жидким гелием или их парожидкостными смесями.

После достижения необходимой заданной температуры, контролируемой термометром, установленнымна чувствительном элементе, начинают его нагружение осевой нагрузкой. При включении электродвигателя активная тяга перемещается вверх, деформируя чувствительный элемент. После достижения необходимой заданной линейной деформации, измеряемой контрольными тензорезисторами, электродвигатель выключают. Для создания крутящего момента на чувствительном элементе последовательно устанавливают на грузоприемную площадку гири. При этом трос перемещается вниз и поворачивает шлицевую втулку. Испытуемые тензорезисторы получают при этом в направлении своих главных осей линейную деформацию растяжения-сжатия (в зависимости от направления вращения). Упорный подшипник 8, передавая осевую нагрузку от электродвигателя, в тоже время допускает свободное угловое перемещение шлицевого вала 9. Поэтому при закручивании чувствительного элемента крутящий момент не передается на электродвигатель. Аналогично, осевая нагрузка от механизма нагружения не передается на шлицевую 5 втулку за счет того, что шлицевое соединение допускает свободное линейное перемещение шлицевого вала 9 относительно шлицевой втулки 7.

После проведения измерений в одном

0 направлении снимают rVipw 11 и устанавливают гири 12 на грузоподьемную площадку 16. При этом на чувствительном элементе создается угловая деформация обратного знака Те испытуемые тензорезисторы, ко5 торые работают на растяжение при закручивании чувствительного элемента вправо, при закручивании чувствительного элемента влево работают на сжатие.

Формула изобретения

01. Способ градуировки тензорезисторов

при низких температурах, заключающийся втом, что тензорезисторы устанавливают на чувствительный элемент, выполненный в виде цилиндрической трубки постоянного

5 сечения, прикладывают к чувствительному элементу усилие растяжения в направлении его продольной оси, измеряют выходной сигнал тензорезисторов и соответствующую ему деформацию чувствительного эле0 мента и по измеренньГм величинам производят градуировку тензорезисторов, о т л и ч -а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности за счет обеспечения градуировки тензорезисторов не только при

5 растяжении, но и при сжатии, тензорезисторы устанавливают под углом к продольной оси чувствительного элемента, на который параллельно его продольной оси устанавливают дополнительно контрольные тензоре0 зисторы с известной чувствительностью, после приложения усилия растяжения измеряют выходной сигнал контрольных тензорезисторов, после чего закручивают чувствительный элемент поочередно в про5 тивоположные стороны и создают в нем угловую деформацию разного знака, измеряют выходной сигнал тензорезисторов и соответствующую ему деформацию . чувствительного элемента в направлении

0 главной оси тензорззистора, а градуировку тензорезисторов производят с учетом всех измеренных величин.

2. Устройство для градуировки тензорезисторов при низких температурах, содер5 жащее корпус, размещенные в нем криостат с жестко закрепленной пассивной тягой, установленный в криостате чувствительный элемент, внешняя поверхность которого предназначена для закрепления градуируемых текзорезисторов, а один из концов соединен с пассивной тягой, механизм нагру- жения с активной тягой, соединенной с другим концом чувствительного элемента, и отсчетный узел, отличающееся тем, что, с целью повышения точности за счет обеспечения градуировки тензорезисторов не только при растяжении, но и при сжатии, оно снабжено шлицевой втулкой, установленной на торце пассивной тяги с возможностью поворота относительно ее оси.

0

шлицевым валом, установленным во втулке коаксиально ей с возможностью перемещения вдоль ее оси и поворота относительно оси. гибким тросом намотанным на шлице- вую втулку, и гирями, предназначенными для поочередного взаимодействия с соответствующим концом троса, а механизм на- гружения и активная тяга шарнирно соединены с соответствующими торцами шлицевого вала.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при испытаниях средств измерения деформации, Сущность: тензорезисторы устанавлиИзобретение относится к испытательной технике, а именно к технике градуировки тензорезисторов при низких температурах, и может быть использовано при испытаниях средств измерения деформаций. Целью изобретения является повышение точности за счет обеспечения градуивают на чувствительный элемент, прикладывают к нему усилие растяжения в направлении продольной оси, измеряют выходной сигнал тензорезисторов и соответствующую ему деформацию чувствительного элемента и по измеренным величинам производят градуировку тензорезисторов. Устройство содержит корпус, размещенные в нем криостат с жестко закрепленной пассивной тягой и чувствительным элементом, внешняя поверхность которого предназначена для закрепления градуируемых тензорезисторов, а один из концов связан с пассивной тягой, механизм нагружения с активной тягой, соединенной с другим концом чувствительного элемента, и отсчетный узел. Устройство снабжено шлицевой втулкой, установленной на торце пассивной тяги с возможностью поворота относительно ее оси, шлицевым валом, установленным во втулке коаксиально ей с возможностью перемещения вдоль ее оси и поворота относительно оси, гибким тросом, намотанным на шлицевую втулку, и гирями, предназначенными для поочередного взаимодействия с соответствующим концом троса, а механизм нагружения и активная тяга шарнирно соединены с соответствующими торцами шлицевого вала. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. ровки тензорезисторов не только при растяжении, но и сжатии, Поставленная цель достигается тем, что тензорезисторы устанавливают на чувствительный элемент, выполненный в виде цилиндрической трубки постоянного сечения, прикладывают к чувствительному элементу усилие растяжения в направлении его просл g о со

з