Датчик продольного усилия в трубчатом элементе Советский патент 1980 года по МПК G01L1/22 

размещены тензорезисторы, а геометрические размеры стержня выбраны из соотношения

(±,

и-р.

где L-длина стержня полная;

/ - длина утонченной части стержня;

ji--коэффициент понеречной деформации, равный отношению относительной поперечной деформации в трубчатом элементе к относительной продольной при действии в нем только внутреннего давления;

п - отношение площади поперечного сечения стержня к площади поперечного сечения его утонченной части, которая принимается минимально возможной и определяется из условия прочности на растяжение или из условия устойчивости при сжатии.

На чертеже схематически изображен предлагаемый датчик.

Датчик содержит концентрирующий стержень 1, на утонченной части которого расположены продольные тензорезисторы 2, включенные в противоположные плечи измерительного моста с тензорезисторами 3, расположенными на трубчатом элементе 4 перпендикулярно его оси. Длина концентрирующего стержня найдена из условия равенства относительных деформаций продольных и поперечных тензорезисторов при действии внутреннего давления в трубчатом элементе.

При действии внутреннего давления в трубчатом элементе благодаря указанному подбору геометрических размеров стержня все тензорезисторы получают одинаковую по абсолютной величине и однозначную деформацию, в связи с чем первоначальный баланс моста не нарушается.

При действии внешней осевой нагрузки гензорезисторы получают разнозначную деформацию, и в измерительной диагонали моста вырабатывается сигнал, пропорциональный внешней осевой нагрузке.

Для обеспечения устойчивости утонченного участка концентрирующего стержня при минимально возможной площади его поперечное сечение этого участка выполнено в виде двутавра, полки которого одновременно предохраняют продольные тензорезисторы от возможных механических воздействий.

Для исключения возможного эксцентриситета приложения внешней осевой нагрузки устанавливают два подобных датчика в диаметрально противоположных точках трубчатого элемента при включении всех тензорезисторов в общую измерительную схему.

Введение в датчик концентрирующего стержня и расположение тензорезисторов на стержне и трубчатом элементе позволяет упростить конструкцию датчика, дает возможность устанавливать датчик на трубчатый элемент без нарушения целостности элемента и повысить точность измерений благодаря увеличению чувствительности датчика.

Формула изобретения

Датчик продольного усилия в трубчатом элементе, содержащий тензорезисторы, расположенные на внешней поверхности трубчатого элемента перпендикулярно его оси, упругий элемент с тензорезисторами, закрепленный на трубчатом элементе вдоль его оси, и измерительную мостовую схему, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения без нарушения целостности трубчатого элемента, в нем упругий элемент выполнен в виде концентрирующего стержня с утонченной частью, на которой размещены тензорезисторы, а геометрические размеры стержня выбраны из соотношения

I |(я - 1)

л - JJI.

где L-длина стержня полная;

/ - длина утонченной части стержня; fi- коэффициент поперечной деформации, равный отношению относительной поперечной деформации i трубчатом элементе к относительной продольной при действии в нем только внутреннего давления; п - отношение плошади поперечного сечения стержня к площади поперечного сечения его утонченной части.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Ренский А. Б. и др. Тензометрирование строительных конструкций и материалов. М., Стройиздат, 1977, с. 76.

2.Авторское свидетельство СССР № 569882, кл. G OIL 1/22, 23.04.76 (прототип).