Устройство для измерения упругих деформаций конструкции Советский патент 1982 года по МПК G01B11/16 

1

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к тензометрическим датчикам деформаций, и может быть использовано при исследованиях полей деформаций на упругих элементах датчиков давления или деталях и элементах конструкций.

Известно устройство для измерения упругих деформаций конструкций, содержащее набор тензометрических датчиков ,Q деформаций и подключенный к ним многоканальный регистратор на базе электронной вычислительной машины l .

Однако это устройство требует большого числа датчиков и каналов измере- 55 ния и не обеспечивает при этом высокой точности измерения, так как датчики деформаций размешены в различных точках поля и их сигналы зависят случайным образом от места установки на детали. 20

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для измерения упругих деформаций конструкции.

содержащее набор тензометрических дат чиков деформаций, объединенных в группы по нескольку датчиков с различными базами измерения, установленными симметрично относительно обшей точки центра симметрии, и подключенный к датчикам многоканальный регистратор t2l .

Однако и это устройство требует большого числа каналов измерения, включающих датчики, линии связи и каналы регистратора, а точность его ограничена из-за невозможности размещения групп датчиков на близких расстояниях друг от друга, что необходимо для выявления тонкой структуры поля деформаций.

Цель изобретения - повышение точности и сокращение числа каналов измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения упругих деформаций конструкции, сс держащем набор тензометрических датчиков деформаций и подключенный к ним многоканальный регистратор, датчики выполнены с переменной по длине чувствиетльностью, изменяющейся соответственно для каяодо го датчика по его базисной функции, пре назначенной для пространственного описа ния поля упругих деформаций. На фиг. 1 представлена блок- хема устройства; на фиг. 2 - выполнение дат чиков с переменной чувствительностью по функциям тригонометрического ряда Фурье 5 на фиг. 3 - то же, по функииям Уолша-Адамара; на фиг. 4 - то же, по функциям Уолша; на фиг, 5 - то же, по функциям Хаара; на фиг. б - то же, по функциям Лежандра первого рода; на фиг. 7 то же, по импульсным весовым функциям фильтров низких пространствен HbDC частот; на фиг. 8 - по импульсным весовым функциям полосовых фильтров пространственных частот; на фиг. 9 По импульсным весовым функциям фильтров низких пространственных частот в много канальном варианте. Устройство Содержит набор тензометрических датчиков 1, размещенных на конструкции 2 группами из нескольких параллельно расположенных датчиков с соответствующими требуемым базисным функциям значениями локальной чувствительности UQ , и , Uj. . . .и, , и по дл не упругого элемента X , достигаемыми, например, за счет профилирования ширины или толщины тензорезисторов, линии 3 связи и многоканалып 1Й регистратор 4. Устройство работает следующим образом. При появлении локальной деформации в местах установки тензометрическнх датчиков 1 на конструкции 2 сигнал с каждого датчика представляет собой как бы сумму сигналов элементарных малобазных тензодатчиков, складываемых с различными весовыми коэффициентами. Выходной сигнал с каждого датчика пред ставляет собой, таким образом, величину, непосредственно характеризующую коэффициенты членов ряда в используемом разложении поля по базисным функциям. Регистрация сигналов с датчиков 1 осуществляется по линии 3 связи многоканальным регтстратором 4. Выбор Определенной системы базисных функций, удобной для описания исходной функции профиля поля упругих деформаций конструкции, в каждом отдельном случае ся1ре/;;елявгся как видом исходной функции так и поставленной задачей. Так, например, для гладких периодических функций (измерение профиля поля деформации скру чиваемого упругого элемента) одинаковая точность может быть достигнута при менъ шем числе членов тригонометрического ряда Фурье, чем при разложении в ряд Уолша и, наоборот, для ступенчатого профиля поля, характерного, например, для сдвигсюого упругого элемента ступенчатой формы, целесообразно использовать функции Уолша-Адамара. Выбор оптимальной системы функций позволяет сократить число элементов датчика и, следовательно, упростить устройство. С другой стороны, решение многих задач логической обработки информации, где, как правило, предполагается ограниченное количество детерминированных классов входных сигналов, существенно упрощается при использовании для описания сигнала гармонического или другого полного qpтoгoнaльнoгo базиса, подчеркивающего информативные признаки сигнала. В частности, при измерении профиля поля деформации упругого элемента, выбор оптимального базиса позволяет сгруппировать классовые признаки измеряемых величий и упростить проведение измерений. Важнейшим критерием, определяющим перспекстивность устройства, является большая величина пороговой чувствительности. Таким образом, применение предлагаемого устройства позволяет повысить точность измерений и осуществить пространственную фильтрацию профиля поля деформаций упругого элемента непосредственно датчиком при упрощенной конструктивной реализации. Формула изобретения УстрОЙство для измерения упругих деформаций конструкции, содержащее набор тензометрических датчиков деформаций и подключенный к ним многоканальный регистратор, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности и сокращения числа каналов измерения, датчики выполнены с переменной по длине чувствительностью, изменяющейся соответственно для каждого датчика . по его базисной функции, предназначенной для пространственного описания поля упругих деформаций. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент ФРГ № 15737ОО, кл. Q О1 В 7/18, 1966. 2.Патент Франции № 2422931, кл. G 01 В 7/18, 1979 (прототип).

Фut.3

Фиг.

.,

Фиг, 5

(А

X

Фиг. 7

Фие.в

I

B v A/-V/v A,x.- ЧэГЧХ в.Г ч/ вСУаР /ХА - /

Фиг.д