Устройство для измерения нормального давления и касательного напряжения

) Заявлено 0 40 47 7 (21) 2 474 70 9/18-10 исоедииеиием заявки % -01 (, 7/О Государственный комитетСовета Министров СССРпо делам изобретенийи открытий(43) Опубликовано 25.08.78.Бюллетень Р 6 3 (45) Дата опубликования описания 04077 2) Автор изобретения Л,Л.Дольнико(Ф 1) Заявитель Всесоюзный ордена Трудового Красного Знаменинаучно-исследовательский институт гидротехникиим. Е е енеева 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НОРМАЛЬНОГО ДАВЛЕНИ И КАСАТЕЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для измерения касательного напряжения и нормального давления в точке поверхности тела, обтекаемого потоком газа или жидкости .Известно устройство для измерения давления и касательного напряжения (силы поверхностногб трения на едини.цу площади поверхности), которое содержит элемент, воспринимающий силу и отделенный от остальной поверхности тела зазором Я .Сила иоверхностного трения вызывает перемещение элемента, измеряемое датчиком перемещенийСила уравновешивается с помощью электромагнита, восстанавливающего начальное положение элемента в зазоре, По величине силы тока в обмотке электромагнита можно определить величину восстанавливающей силы, которая равна измеряемой силе трения.Нормальное давление на поверхность тела измеряется при помощи дренажных отверстий в элементе, воспринимающем силу.Известное устройство не позволяет выполнять измерение при нестационарных режимах обтекания тела. Наиболее близкими по техническойсущности к предлагаемому являютсяиндуктивные датчики давления, состоящие из корпуса, рабочей площадки,о связанной с упругим элементом, обмоток параметрического гуеобразователяи измерительной схем 2 .Однако такие датчики исключаютвоэможность измерения нормального,Г 0 давления.Цель изобретения - раздельное измерение величин касательного напряжения и нормального давления в однойи той же точке поверхности .тела.18 эта цель достигается тем, что устройство оборудовано ферромагнитнымякорем и двумя дополнительными обмотками, установленными перпендикулярнок якорю с обеих его сторон, а Упруф гий элемент выполнен в.виде мембраны,причем расстояния крепления от якорядо мембраны и от мембраны до рабочейплощадки относятся как 10:1,На чертеже схематично изображенопредлагаемое устройство.,Устройство содержит рабочую площадку 1, упругий элемент 2 в видегофрированной мембраны с центральным отверстием, системы катушек дляЗ) измерения нормального давления 3 и620851 формула изобретения 3касательного напряжения 4, якррь 5 и корпус 6.щМембрана, края котфр э акреплены в корпусе устройства, одновремвнно является якорем индуктивной системы, служащей для измерения нормального давления, и выполнена из Феррдмагнитного материала.Рабочая площадКа вместе.с перпендикулярным к ней стержнем выполнена Мз диамагнитного материала. Вторая система катушек, ось,которой направлена перпендикулярно к осй первой, служит для измерения касательного напряжения. Причем якорь второй системы выполнен в форме дичка, закрепленного на нижнем конце стержня рабочей площадки, совершающей колебательные перемещения под действием измеряемых сил вокруг точки закрепле" ния на мембране., Благодаря выбранному соотношению плеч 10:1, величйна перемещений нижнего конца стержня рабочей площадки, а следовательно, и чувствительность устройства при измерении малых касательных напряжений увеличены.Устройство работает следующим об. разом.При воздействии на рабочую площадку нормального давления происходит перемещение ее поперек потока, вследствие чего происходит прогиб мембраны и изменение зазора между мембраной и катушкой. Следовательно изменяется и индуктивное сопротивление цепи катушек пропорционально нормальному давлению.При воздействии касательного напряжения происходит перемещение рабочей площадки вдоль потока, При этом вертикальный стержень рабочей площадки поворачивается на некоторый малы 1 угол вокруг центра, совпадающего с точкой закрепления стержня рабочей площадки на мембране, а нижнийконец ,стержня с закрепленным на нем диском-якорем совершает перемещения,близкие к поступательным, в зазоремежду дополнительными катушками, изменяя индуктивное сопротивление ихна величину, пропорциональную касательному напряжению. Благодаря выбранному соотношению плеч точек креп ления якоря и мембраны, происходитусиление измеряемого малого касательного напряжения в 10 раэ. Электрические сигналы, пропорциональные касательному, напряжению и нормальному 10 давлению, подаются на обычное двухканальное измерительное устройство(на чертеже не показано)Предлагаемое устройство позволяет.измерять пульсации касательного над пряжения и нормального давления принестационарных режимах обтекания тела одновременно в одной и той же точ,ке поверхности тела. Устройство для измерения нормаль-ного давления и касательного напряжения, содержащее корпус, рабочую пло-щадку, связанную с упругим элементом,26 и две обмотки, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью раздельногоизмерения нормального давления и касательного напряжения в одной и тойже точке поверхности тела, оно обоЗ 0 рудовано ферромагнитным якорем и двумя дополнительными обмотками, установленными перпендикулярно к якорюс обеих его сторон, а упругий элемент выполнен в виде мембраны, при 35 чем расстояния крепления от якоря домембраны и от мембраны до рабочейплощадки относятся как 10:1,Источники информации, принятые вовнимание,Ьри экспертизе:1. Горлин С.М. и Слезингер И.И.Аэромеханические измерения,. Методыи приборы, М., Наука, 1964,с.282-284, рис.4.73.2. Авторское свидетельство СССР45 У 268688, кл, Я 01 4 7/02, 1969. ЦНИИПИ Заказ 4646/39Тираж 1112 Подписное филиал ППП Патент,г,Ужгород, ул.Проектная,4