Тензометрическое устройство Советский патент 1980 года по МПК G01B7/16 

(54) ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к технической физике, в частности к тензометрическим устройствам, и может быть использовано для измерения динамических давлений, возникающих, например, в массиве горной порода под действием волн сисатия, обусловленных взрывом. Известно тензометрическое устройство, содержащее источник питания, к которому подключен проволочный тензодатчик с электронным ключем и регистратор 1. Однако это устройство плрхо защищено от помех и не может измерять динамические давлений, так как колебдние сопротивления проволоки от воз действия давления соизмерикю с колебанием сопротивления этой проволоки от ее деформации при изменении длины Наиболее близким к изобретению по технической сущности является тензометрическое устройство, содержащее источник питания, электронный ключ, анод которого подключен к выходу источника питания через ограничительный резистор, делитель напряжения, подключенный к тому же выходу источника питания, проволочный тензодатчик, вход которого подключен через резистор и накопительную ёмкость к аноду электронного ключа, а выход к катоду, разделительную емкость, подключенную к средней точке делителя напряжения и к входу тензодатчика, диод, регистратор и резистор утечки, подключенный к регистратору и к аноду диода, катод которого соединен со средней точкой делителя напряжения 12 . Однако это устройство- не может измерять динамические давления с достаточно высокой точностью. Цель изобретения - измерение динакшческих давлений и повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что тензодатчик выполнен из манганиновой проволоки, и устройство снабжено тензодатчиком, выполненным из константановой проволоки с диаметром, равным манганиновой, вход соединен со входом манганинового тензодатчика и через резделительную емкость подключен к средней точке делителя напряжения, выход константанового тензодатчика подключен через накопительную емкость к аноду электронного ключа, а выход манганинового

781554 тенэодатчика соединен с катодом электронного ключа, ТГа чертеже иЗ о браже н а при н цй пи а л ь ная электрическая схема устройства. Устройство содержит Г пи тания, электронный ключ 2/ ЖйбУкото рого подключен к источнику 1 питания через ограничительный резистор 3, де литель напряжения, рбр гоййНныЙрезисторалш 4 и 5, подключенный к oiviy же выходу источника 1 питания, тензодатчйк 6, выполненный из манганиновой прбволбкйГ и тензодатчик 7 ,выполнен,.ЙЙЙ Л крнстантановой проволоки с ди метром равньам манганиновой и уложенЛР Л.Г.-,.Р.® .иновая й кЬйстан танбв ая проволоки не находились в ко такте. Вход манганйноваго ёЙзода чнка б соединен со.входом константаново - го екзедатчика 7 r -fepif ffШ Шител ную емкость 8 поДЯ:Ш чён к среднё1Йг точ ке делителя напряжения, образованного резисторами 4 и 5. Выход манганинрвр Тгр ёйзРдатчйка б соединен с катодом э лект;ррнног :) ключа 2, а выход констан тановогр тензодатчика 7 подключен через накопительную емкость 9 к аноду электронного ключа 2. Средняятрчка делителя напряжения (резисторы 4 и 5) подключена К катоду диода 10, к аноду которого подключены резистор 11 утечки и коаксиаль ный кабель 12, соединенный со входом регистратора 13. : Устройство работает следующим образрм. В состоянии гртрвности накрпительная емкость 9 заряжена от истрчника 1 питания, электррнный ключ 2 заперт, и на делителе напр1яжения, образрванffPfS рёзйстррами 4 и 5, выделяется прстряннре прлржительное напряжение, запирающее диод 10. в краксиальном кабеле 12 и на входе регистратора 13 нет никакого напряжения. В момент подачи запускающего сигтала на электррнный ключ 2, последний открывается и через тензодатчики б и 7 течет ток.При этом напряжение, снимаемое со средней точки делителя, образ рванногр тензодатчиками б и 7, отпирает диод 10, и сигнал от тензодатчикрв йрдается через краксиальный кабель 12 на вход регистратора 13. Этот полезный сиг далзавирит только от давления и не зависит от деформации тензодатчиков. Действительно, под действием динамического давления (волны сжатия)соп роти ман ган инрвргр датчик а может быть представлёнб в виде R Rod ) f() (1) где Rt - сопротивдение манганинрврго тензодатчика-, ,,..,. начальное сопротивление ман ганинового тензрдатчикс1; коэффициент пьезррезистивнрсти манганина; Р - давление, f (.) - некоторая функция, зависящая только от деформации манганиновой проволоки. „.Прскольку коэффициент пьезорезисивнрсти крнстантана значительнр ние коэффициента пьезорезистивности анганина,, то им можно пренебречь. огда сойрр-ги вление крнстантанового ензодатчика сЬставляет: fee). РЙ R; где Rg - сопротивление константанрвого тензодатчика, - начальное српротивление крнстантанового тензодатчика;f (в) - некотррая функция, зависящая только от деформации ,....,.,-.;,. ,, проволоки. ВВИДУтого7чтр у; крнстантана и манганина плбтность, модуль Юнга и ркорость звука близки друг к другу, то можно считать, что f(e) f. () f(t), (3) RO RO Rr Полезный сигнал, получающийся в результате воздействия давления на оба агензодатчика 6 и 7, находящихся в одинаковых условиях, срставляет СТЗ ГТ}„ А 11 , h -О Г После подстановки в формулу (5) вьфажений R и Rg из формул (1) и (2) с учетом формул (3) и (4) и после прербразований и пренебрежения величинами порядка малости получаем /.::::. uU---E b-p, т.е..выходной полезный сигнал зависит только от давления и не зависит рт деформации тензодатчиков. Использование предложенного устройства йрзврляет полнрстью срхранить йажнре свойство манганина - линейную зависимость сопротивления манганина от давления. Так как данное устройствоне чувствительно к деформации, то точность измерения давления значительйо повышается. При этом конструктивно датчик давления может быть выполнен в виде стержня из эпрксидной смолы,в котором заделан манганиновр-крнстантановый чувствительный элемент.Характеристика направленности такого датчика близка к сферической, При измерении этим датчиком давления, например в массиве горной породы, он вставляется в пробуренный в породе шурф. а изобретения Тензометрйческое устройство, содержащее истрчник питания, электррнный

ключ,анод которого подключен к выходу источника питания через ограничительный резистор, делитель напряжения, подключенный к тому же выходу источника питания, проволочный тензодатчик, разделительную и накопительную емкость, диод, регистратор и резистор утечки, подключенный к регистратору и к аноду диода, катод которого соединен со средней точкой делителя напряжения, отличающееся тем,что, с целью измерения динамических давлений и повышения точности измерений, тензодатчик выполнен из манганиновой проволоки,и устройство снабжено тензодатчиком, выполненным из константановой проволоки с диамет

ром, равным манганиновой, вход соединен со входом манганинового тензо цатчика и через разделительную емкость подключен к средней точке депителя напряжения, выход константанового тензодатчика подключен через накопительную емкость к аноду электронного ключа, а выход манганинового тензодатчика соединен с катодом электронного ключа.

Источники информации,

0 принятые во внимание при экспертизе

5 (прототип.