Устройство для измерения деформаций

(19) 111) Зб С 01 В 7 00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф 149 с,Яя(56) 1. Авторское свидетельство СССР1)1 59548, кл. С 01 1. 5/16, 1977.2, Авторское свидетельство СССРВ 542921, кл. С 01 1. 1/22, 1974(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯДЕФОРМАЦИЙ, содержащее размещаемыйв процессе измерений на объектеконтроля тензорезистор, измерительный блок и включенные между нимиэлементы связи, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширенияфункциональных воэможностей путемизмерения расстояния до объекта иповышения надежности, элементы связи выполнены в виде двух емкостныхдатчиков перемещения, каждый иэ которых соединен с одним из выводовтензорезистора, а измерительныйблок выполнен в виде измерителяпараметров комплексной величины.1104358 20 1Изобретение относится к измери"тельной технике и может быть использовано для одновременного измерениядвух механических величин, например деформации и линейного перемещения подвижного объекта, крутящегомомента и осевого биения вала,продольной и поперечной леформациии пр.Известно устройство для измерения Опары механических величин (осевойсилы и крутящего момента), содержащее датчик момента и датчик осевойсилы, выполненный в виде стержней,соединенных между собой перемычкой 1 .Недостатками этого устройстваявляются сложность и низкая точность,обусловленные необходимостью применения специального измерительногоблока и контактных средств передачиизмерительной информации.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является устройство для измерения деформаций, г 5содержащее размещаемый в процессеизмерений на объекте контроля тензорезистор, измерительный блок и включенные между ними элементы связи.Элементы связи этого устройства выполнены в виде скользящих контактов 2 .Недостатками известного устройства являются ограниченные функцио-.нальные возможности, обусловленные 35тем, что использование в качествечувствительных элементов тензореэис.торов не позволяет измерять линейныеперемещения подвижных объектов относительно внешней базы, а также низкая 40надежность, обусловленная использо- .ванием контактных элементов связи.Целью изобретения является расширение функциональных возможностейпутем измерения раСстояния до объекта и повышение надежности устройства,Эта цель достигается тем, что вустройстве для измерения деформаций,содержащем размещаемый в процессеизмерений на объекте контроля тензо" 50резистор, измерительный блок и вклю"ченные между ними элементы связи,элементы связи выполнены в виде двухемкостных датчиков перемещения, каждый из которых соединен с одним из 55выводов тензорезистора, а измерительный блок выполнен в виде измерителя параметров комплексной величины,На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство,Устройство содержит размещенныйна объекте контроля тенэорезистор 1,емкостные датчики 2 и 3 перемещенийи измерительный блок 4. Один изэлектродов каждого датчика 2 и 3 закреплен на объекте контроля и электрически соединен с одним из выводовтензорезистора 1,Второй электрод емкостного датчика 3 заземлен, а второй электродемкостного датчика 2 подключен квходу измерительного блока 4, выполненного в виде измерителя двух параметров комплексной величины - емкости и активного сопротивления. Измерительный блок 4 включает в себя источник 5 импульсов тока, выход которого является входом измерительногоблока 4, и подключенные к нему измеритель 6 мгновенных значений напряжения и дифференциатор 7, Быходизмерителя 6 является первым выходомустройства, а выход дифференциатора 7 - вторым выходом устройстваУстройство для измерения деформаций работает следующим образом.1 Деформация контролируемого объекта под воздействием силы крутящего или изгибающего момента и прочих факторов воспринимается тензорезистором 1 и приводит к изменению его сопротивления.Линейные перемещения объекта в направлении, параллельном:или перпендикулярном плоскости электродов емкостных датчиков 2 и 3 приводят к изменению величины их емкости.Изменение параметров емкостно-резистивной цепи, состоящей из последовательно соединенных тензорезисторов 1 и емкостных датчиков 2 и 3, преобразовывается измерительным блоком 4 в сигнал,на первом выходе устройства, пропорциональный величине изменения активного сопротивления тензорезистора, соответствующей величине деформации объекта, и в сигнал на втором выходе., пропорциональный изменению емкости датчиков 2 и 3, однозначно связанный с величиной линейного перемещения. Измерительный блок 4 работаетследующим образом.Через контролируемую цепь (тензо.резистор 1 и датчики 2 и 3) от исЗаказ 5201/28 Тираж 587 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3 11 точника 5 пропускается импульс тока прямоугольной формы. Скачок напряжения на выводах этой цепи (на входе блока 4), соответствующий переднему фронту импульса тока, пропорциональный величине последовательного активного сопротивления этой цепи (сопротивлению тензорезистора 1) регистрируется измерителем 6 мгновенного знаЧения напряжения и преобразовывается в сигнал на первый выход измерительного блока 4.В течение интервала времени, соответствующего плоской вершине импульса тока, напряжение на выводах контролируемой цепи линейно растет со скоростью, обратно пропорциональной величине ее последовательно соединенных емкостей (датчики 2 и 3). 04358 4Скорость изменения этого напряжения с помощью дифференциатора 7преобразуется в пропорциональныйсигнал на втором выходе измерительного блока, величина которого однозначно характеризует емкость цепи,а следовательно, и величину линейного перемещения объекта.Преимущества предлагаемого устройства обусловлены тем, что онопозволяет измерять линейные перемещения подвижного объекта контроляотносительно внешней базы и такимобразом обладает расширенными функциональными возможностями, а использование бесконтактных элементовсвязи, совмещенных с емкостными датчиками, позволяет повысить надежность устройства.