Устройство для измерения деформаций на вращающихся деталях Советский патент 1982 года по МПК G01B7/16 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ НА ВРАЩАЮЩИХСЯ ДЕТАЛЯХ Изобретение относится к измерениям неэпектри еских величин электрическими методами, в частности для измерения дё формации вращающимися деталей.Известно устройство для измерения деформаций на вращающихся деталях, содержащее тензорезистор, включенный в мостовую схему, источник переменного тока, индуктивный токосъемник, соединяющий источник с диагональю питания моста и второй индуктивный токосъемник, соединяющий измерительную диагональ моста с усилителем регистрирующей аппаратуры fl Недостатком данного устройства является то, что для снятий информации с одного .тензорезистора необходимо использование двух токосъемников, что утяжеляе вращающуюся деталь и снимает достоверностъ информации. Известно также устройство для измерения деформаций на вращающихся деталях содержащее тензомост, генератор, включенный в диагональ питания тензомоста, последовательно соединенные согласующий блок, амплитудный преобразователь и регистратор, а одна из вершин измеритель ной диагонали тензомоста подключена к выходу согласующего блока . 2 . Недостатком данного устройства является низкая точность измерений, обусловленная неточностью установки момента синфазное ти напряжений, снимаемых с диагоналей тензомоста. Цель изобретения - повыщение точное-, ти измерений деформаций. Это достигается тем, что устройство снабжено последовательно соединенными вторыми согласующим блоком и амплитудным преобразователем, двумя блокамн вычитания, фазочувствительным выпрямителем, опорный вход которого подключен к одной верщине диагонали питания моста, а два других входа подключены к выходам согласующих блоков, выход выпрямителя подключен к входу второго блока вычитания, выход которого подсоединен к регистратору, выход первого амплитудного преобразователя подключен к входу пер396вого блока вычитания, а выход второго согласующего блока подключен к другой вершине измерительной диагонали тензомоста. Па фиг. 1 изображена блок-схема пред лагаемого устройства; на фиг. 2 - круговая диаграмма работы устройства. Устройство для тенаометрирования враишюиакся деталей содержит тензомосг 1, составленный из реактивности 2 токосъема (не изображен), обмотка которой закреплена на вращающейся части, дополнительной реактивности 3, тенэорезисто- ра 4 и обрасзцовых элементов 5 - 7, генератор 8 синусоидального напряжения, включенный в диагональ питания тензо- моста 1, одна из вершин измерительной; диагонали тензомоста 1 через последова тельно соединенные согласующий блок 9, амплитудный преобразователь 10 и блоки 11 и 12 вычитанияшодсоединена к ре .. гистратору 13, другая вершина тензомоста 1 через последовательно соединенные согласующий блок. 14 и амплитудный преобразователь 15 - к блоку 11 вычитания а также фазочувствительный выпрямитель, на входы которого пошслючена одна из вершин диагонали питания тензомоста 1, выходы согласующих блоков 9 и 14, выход фазочувствительного выпрямителя подключен на вход блока 12 вычитания. На фиг. 2 изображена круговая диаграмма работы устройства,. где (Ь , у - траектории перемещения потенциальной точки С тензо- моста 1 при изменении сопротивления тензорезистора 4 и реактивности 2 токосъема соответственно; С потенциальная точка, соответствующая вершине диагонали тензомоста 1, .содержащего тензорезистор 4, реактивность 2 токосъема и дополнительную реактивность 3 ; потенциальная точка, соорветствующая вершине диагонали тензомоста 1, не содержащей тензорезистор 4, реактивность 2 токосъема и до- 50 полнительной реактивности 3; -напряжение питания тензомоста 1; -напряжение небаланса тензомоста- положения потенциальных точек соответствующих вершин измерительной диагонали тев1 после проведения зомоста операции Установка положения потенциальной точки С при изменении величины реактивности 2 токосъема при его вращении, причем положение С соответствует Х|-Х , а положение С iTiax с соответствует Xi-X Jt LO i LO i / I f tn-i ti t положение потенциальной точки С при изменении величины сопротивления тензорезис- тора 4 при положении токосъема, соответствующего - положение потенциальной точки с при изменении величины сопротивления тензорезистора 4 при по- ложении токосъема, соот- ветствующего Х . , - вектор напряжения, снимаемый с плеча верхней вет- ви тензомоста 1; - вектор напряжения, снимаемый с нижней ветви тензо- моста 1; j- разность модулей векторов напряжения сЛЪ ,. сЪ , - пpoeкJД я вектора напряжения dc на вектор напряжения питания тензомоста 1. Операция Установка нуля производится следующим образом. В состоянии равновесия тензомоста 1 по активной составляющей комплексного сопротивления, составленного из активного сопротивления тензорезистора 4, реактивнсх;ти 2 токосъема и дополнительной реактивности 3, потенхшальные точки С w cL должны находиться на одной окружности f , что достигается перемещением потен- . ниальной точки d по линии аЪ , изменением какого-либо параметра образцовых элементов 6 или 7. Величина реактивности С, определяется номинальной величиной реактивности 2 токосъема, т. . . При наличии деформации определенного знака и при отсутствии вращения реактивности 2 токосъема потен1шальная точка С займет положение Сц.. При вращении реактивности 2 токосъема происходят колебания реактивности 2 токосъема за один оборот от )C Р этом потенциальная точка С, передвигаясь по окружности -jможет занять крайние положения Сл и С и вновь вернуться в исходное положение С. 5960527 При отключении потенциальной точки С от линии аЬ по окружности у {т. е. при1сЫ изменении реактивности 2 токосъема) величина напряжения с измерительной диагонали тензомоста 1 изменяется при неиз- j менной величине сопротивления тензорезис- , тора 4. Например, напряжения dCu и сЗс« показывают наличие изменения только реактивности 2 токосъема без изменения сопротивления тензорезистора 4. о Информацию о величине деформациихаЬ предлагается формировать в соответствии с уравнением,. ДгК-cIc-P-dc,(1 где К , Р - коэффициенты пропорциональности ; ,1 ЗЪ|-К|сЬ| К ldb|-|cb| - разность в - . же модулей напряжения db иС1э clc dc-соэЧ - проекция напряжения небаланса на напряжение аЬ ; Ч.- фазовый сйвиг вектора напряжения питания at) относительно напряжения небаланса cljj . Выразим члены выражения (1) через параметры тензомоста 1, где Р),) - параметры теизорезистора 4 ; tiL-.oinH/in- параметры образцовых элеMeHjTOB 5 - 7 соответственно ; « -ab-, (1) ci.fb-1

i( H ( )()

Ис|. , p,. vo 0 т- -

(oL.fb,j)(cL,.(bj.3

0054

Tl4l

cost/ o i Ti K- /ii)

И +

oiJ(ct,f.()

в результате второй член выражения (1) запищется- в виде ;р,. из Тд мн

(b)

o .

Rocfc

(-f) .tf ) K)(( (,)(с,./ь/. аЪ-, (3) . т. 1 IRvM rf . К .fbji Второй член выражения (1) находится общего выражения (3(j , полученного, свою очередь, как разность общих выра-. ний напряжений а b и сЪ : А ( аЪ 15} У ftVfbJ ртуjj- - Известно, что, (del l|Recfc- -З т сГс е Re Зс - реальная частьj.pmdc имая часть ,.(.i) t4(./bj.,.p.,)(i,4|)j. Подставив выражения (4), (8) в выражение (1) и упростив его, получим ( .(. .pJ(ot,.p/.j PoL(,)) (. Работа устройства предусматривает установление д О при у О. При этом соотношение коэффициентов выбрано - 2 и $шляетса оптимальным, так как при изменениях у йе происходит изменения нуля данного выражения. Это выражение (т.е. д i о) изменится только при изменении сопротивления тензорезнстора 4. деформации в момент, когда потенциальная точка С находится на линии ссЬ (2Г 0), выражается величиной напряжения с измерительной диагонали тензомоста 1. Работа устройства происходит следующим образом, После включения тензорезистора 4 в тензомост 1 при подобранной паре реактив ность 2 токосъема. - дополнительная реактивность 3 производят операцщо Установка нуля изменением элемента 6. В случае Xj Xj,, выходное напряжение устройства -Л О. Напряжения, снимаемые с элементов 5 и 6, Ъ Cd соответст венно, поступают через согласующие блоки 9. и 14 на В.ЫХОДЫ амплитудных преобразователей 10 и 15. С выходов амплитуд ных преобразователей 10 и 15 сигналы поступают на входы блока 11 вычитания, результирующий сигнал с которого поступает на первый вход блока 12 вычитания На второй вход блока 12 вычитания подается сигнал с выхода фазочувствнтельного вьтрямителя, пропорциональный абсолютно- му изменению величины тензорезистора 4, который фиксируется в регистраторе 13. Таким образом, .введение в устройство последовательно соединенных согласующего блока, амплитудного преобразователя и двух блоков вычитания, а также фазочувсг- вительного выпрямителя позволяет увеличить точность измерения деформации за счет выделения и получения информации о величине и знаке деформации в любой момент времени. Формула изобретения Устройство для измерения деформаций на вращающихся деталях, содержащее тен-. зомост, генератор, включенный в диагональ питания тензомоста, последовательно соединенные согласующий блок, амплитудный преобразователь и регистратор, а одна из вершин измерительной диагонали тензомоста подключена к входу согласующего блока, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено последовательно соединен- ными вторыми согласующим блоком и амплитудным, преобразователем, двумя блока ми вычитания, фазочувствительным выпрямителем, опорный вход которого подключен К одной вершине диагонали питания моста, а два других входа подключены к выходам согласующик блоков, выход выпрямителя подключен к входу второго блока вычитания, выход которого подсоединен к регистратору , выход первого амплитудного преобразователя подключен к входу первого блока вычитания, а выход второго согла сующего блока подключен к другой вершине измерительной диагонали тензомоста. ;Источники информации, : принятые во внимание при экспертизе 1. Измерительная техника, 1965 № 3, с. 59. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2594322/25-28, кй. GOl В 7/16, 1978 (прототип).