Устройство для измерения деформаций

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 50. 610244 А 1 1)5 6 01 В 7/16 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ръ; с тг,;,ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКО ВИДЕТЕЛ ЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано дляизмерения статодинамических деформацийв элементах конструкций. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет измерения статических и динамических деформаций. Соединение тензорезисторов 1, 9 через РПУ 3, 11 с соответствующими входами инструментального усилителя 17 за счет преобразования в режиме покоя уровней падения напряжения на тензорезисторах 1, 9, созданных источниками 2, 10 питающих токов, в уровни напряжений, равные нулю, на выходе измерительного устройства дает возможность измерять статодинамические высокоскоростные упругопластические и пластические процессы деформирования. 1 ил,Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения статодинамических деформаций в элементах конструкций.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет измерения статических и динамических деформаций,На чертеже изображена блок-схема устройства.Устройство для измерения деформаций содержит тензорезисхор 1 и параллельно соединенный с ним первый источник 2 отрицательного тока, плюсовая клемма которого и первый вывод тензореэистора 1 соединены общей шиной, а минусовая клемма и второй вывод тензорезистора 1 соединены с неинвертирующим входом первого регулируемого преобразователя 3 уровня (РПУ) отрицательного напряжения, выполненного в виде неинвертирующего усилителя, инвертирующий вход которого соединен через резистор 4 с выходом первого РПУ 3, а через резистор 5 - с выходом первого повторителя 6 напряжения (ПН), вход которого соединен со средней точкой потенциометра 7, подключенного первым выводом к плюсовой клемме первого источника 8 напряжения и к общему проводу, а вторым выводом - к минусовой клемме первого источника 8 напряжения, тензореэистор 9, параллельно соединенный с вторым источником 10 положительного тока, минусовая клемма которого и первый вывод тензорезистора 9 соединены общей шиной, а плюсовая клемма и второй вывод тензорезистора 9 соединены с неинвертирующим входом второго РПУ 11 положительного напряжения, выполненного в виде неинвертирующего усилителя, инвертирующий вход РПУ 11 соединен через резистор 12 с выходом второго РПУ 11, а через резистор 13 - с выходом второго ПН 14 вход которого содинен со средней точкой потенциометра 15. подключенного первым выводом к минусу второго источника 16 напряжения и к общемупроводу, а вторым - к плюсовой клемме второго источника 16 напряжения, выходы первого и второго РПУ 3 и 11 подключены к соответствующим входам инструментального усилителя 17,ПН 6 и 14 устраняют влияние изменениясопротивления потенциометров 7 и 15 при их регулировании и могут быть выполнены на операционном усилителе со 100-процентной отрицательной обратной связью по напряжению.Устройство работает следующим образом.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 В режиме покоя равные по величине, но разные по знаку источники 2 и 10 тока создают в соответствующих тензорезисторах 1 и 9 рабочий ток 11 =19 =1, а при равенстве сопротивлений тенэорезисторов 1 и 9 на них образуются начальные падения напряжения 01=11 Й 1 =1 К= О и О 9=19 В 9= 1 й = О, Тензореэисторы 1 и 9 соединены между собой последовательно, поэтому плюс начального напряжения О 1 соединен с минусом начального напряжения О 9 и с общим проводом, а начальное падение напряжения на других выводах тензореэисторов 1 и 9 равно сумме О 1 + О 9 = 20.Присутствие начального напряжения на входах инструментального усилителя 17 устраняется с помощью РПУ 3 и 11. Оно приложено к их неинвертирующим входам, Со средних точек потенциометров 7 и 15, на которые нагружены источники 8 и 16 напряжения, подается напряжение регулирования к неинвертирующим входам ПН 6 и 14,Напряжение с выходов ПН 6 и 14 делится резисторами 4, 5 и 12, 13, и часть его прикладывается к инвертирующим входам РПУ 3 и 11. Оно должно иметь ту же полярность, что и напряжение на неинвертирующих входах соответствующих РПУ 3 и 11,Вращая ручки потенциометров 7 и 15,обеспечивают равенство напряжений на инвертирующих и неинвертирующих входах РПУ 3 и 11 до тех пор, пока их выходные напряжения не станут равными нулю, что позволяет установить необходимое усиление инструментального усилителя 17 при сохранении гальванической связи тенэорезисторов 1 и 9 с его входами.При высокоскоростном пластическом (статодинамическом) деформировании элементов конструкции тензорезисторы 1 и 9, установленные в одной точке рядом параллельно друг другу в одной плоскости, испытывают один вид деформаций и приобретают синфазные и равные по амплитуде приращения сопротивлений 81 = В 9= = В. Равные по амплитуде, но разные по знаку токи источников 2 и 10 тока создают на тензорезисторах 1 и 9 равные по амплитуде противофазные приращения напряжений ЬО 1 =Ь О 9 = Л Я. Например, при деформации растяжения, когда ЬН О, у обоих тензорезисторов 1 и 9 напряжение приращения Л О 1 плюсом соединяется с минусом противофазного напряжения при ращения ЛО 9 и с общим проводом; два других вывода тензорезисторов 1 и 9 приобретают суммарное напряжение, так как тензорезисторы 1 и 9 соединены после довательно и ЬО 1+ ЛО 9 = 21 ЬВ, При этом1610244 Составитель В, ПисаревскийТехред М.Моргентал Корректор И. Эрдейи Редактор А. Огар Заказ 3727 Тираж 503 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 минус напряжения приращения Ь 01 поступает на инвертирующий вход инструментального усилителя 17 без изменения фазы через неинвертирующий вход РПУ 3 с его выхода увеличенным до значения Л 01КЗ, где КЗ - коэффициент усиления РПУ 3, Плюс напряжения приращения Л 09 поступает на неинвертирующий вход инструментального усилителя 17 без изменения фазы через неинвертирующий вход РПУ 11 с его выхода увеличенным до значения Л 09 К 11, где К 11 - коэффициент усиления РПУ 11. Коэффициенты усиления РПУ 3 и 11 выбраны равными КЗ = К 11 = К и малыми по величине, Тогда напряжения на выходах РПУ 3 и 11 равны Л 01 КЗ =а 09 К 11 = Л О. На входы инструментального усилителя 17 поступает полное напряжение приращения, образованное на тензорезисторах 1 и 9 при их деформировании, равное Ох = Л 01 КЗ + Ь 09 К 11= 21 Л В К,Формула изобретения Устройство для измерения деформаций, содержащее два тензорезистора, два источника тока, параллельно соединенные с соответствующими тензорезисторами, одни выводы источников тока и тензорезисторов обьединены общей шиной, а другие соединены в первый и второй выходные проводы соответственно, первый источник тока соединен с первым тензорезистором, плюсом - с общим проводом, минусом - с первым выходным, а второй источник тока соединен с вторым тензорезистором, минусом - с общим проводом, плюсом - с вторым выходным проводом. и инструментальный усилитель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с 5 целью расширения функциональных возможностей за счет измерения статических и динамических деформаций, оно снабжено двумя источниками напряжения, двумя повторителями напряжения, двумя потенцио метрами, резисторами и двумярегулируемыми преобразователями уровня, выполненными в виде первого и второго неинвертирующих усилителей, неинвертирующие входы которых соединены с соот ветствующими выводами тензорезисторов,а инвертирующий вход каждого усилителя через соответствующий резистор соединен с его выходом и через другой резистор - с выходом соответствующего повторителя на пряжения, вход каждого повторителя напряжения соединен со средней точкой соответствующего потенциометра, первый вывод первого потенциометра соединен с минусовой клеммой первого источника напряжения, второй вывод - с его плюсовой клеммой и с общей шиной, первый вывод второго потенциометра соединен с плюсовой клеммой второго источника напряжения, второй вывод - с его минусовой клеммой и с общей шиной, а выходы первого и второго регулируемых преобразователей уровня соединены с соответствующими входами инструментального усилителя.