Способ измерения деформаций и устройство для его осуществления

(19) ( Н 01 В 7/22 ИС АВТ ОМУ СВ ЯДСТВУ сти рем ность чувств форми его эл ГОСУДАРСТВЕ ННЪ Й КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР Е ИЗОБРЕ(56) Авторское свидетельство СССРВ 842397, кл. 0 01 В 7/20, 1979,(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к методам исредствам измерения деформаций и можетбыть использовано при статических и динамических испытаниях конструкций, Цельизобретения - повышение точности измерения в условиях воздействия переменныхтемператур, что достигается нанесением на,поверхность контролируемого обьекта чувствительного к деформациям активногодиэлектрического материала и формированием двух электродов для подачи на нихнапряжения поляризации соответствующего максимальному значению диэлектричеИзобретение относится к методам и средствам измерения деформаций и может быть использовано в машиностроении при статических и динамических испытаниях конструкций,ель изобретения - повышение точномерения в условиях воздействия пеных температур.ель достигается тем, что на поверхконтролируемого обьекта наносят ительный к деформациям материал, руют два электрода для измерения ектрофизического параметра, измеряскои проницаемости, и измерением на переменном токе емкости полученного при этом конденсатора. Повышение точности измерения деформаций достигается за счет использования активного диэлектрического материала в качестве чувствительного эле. мента, сосредоточенного в ограниченном обьеме, что снижает влияние градиентов температур и термоударов, и работающего в широком температурном диапазоне, э также обеспечивающего более высокую чувствительность к измеряемой деформации благодаря проведенио измерений в обла-. сги максимальных значений его диэлектрической проницаемости. Способ и устройство позволяют регистрировать относительные величины деформаций менее 10, а гакже с большей достоверностью регистрировать сложное напряженное состояние конструкций при проведении прочностного эксперимента, а также при натурных испытаниях и эксплуатации в условиях изменяющихся температур. 1 и. флы, 2 ил. м опредеестве чуватериалэ еский маостоянноеветствую- лектричекачествепараметение диэзмерение утем измети кондентродами с ют этот параметр и по этим данны ляют деформацию обьекта. а в кач ствительного к деформации м используют активный диэлектрич териал. Подают на электроды и напряжение поляризации, соот щее максимальному значению диэ ской проницаемости, В измеряемого электрофизического ра используют абсолютное знач лектрической проницаемости, а и этого значения осуществляют и рения на переменном токе емкос сатора, образованного элекрасположенным между ними участком слоя активного диэлектрического материала,В устройстве для измерения деформаций, содержащем слой чувствительного к деформации материала и два электрода, размещенные. в этом слое, слой чувствительного к деформации материала выполнен иэ активного диэлектрического материала, а электроды размещены на обе- их боковых поверхностях этого слоя.На фиг. 1 представлена структурная схема устройства, реализующего способ измерения деформаций; на фиг. 2 - график зависимости относительного изменения емкости дС от величины деформации г для различного напряжения и поляризации материала ЦТС,Устройство для измерения деформаций (фиг. 1) содержит источник 1 постоянного напряжения, соединенный с входом регулятора 2 величины поляриэующего поля. Выход регулятора 2 соединен с электродами 3, между которыми размещен слой 4 активного диэлектрического материала, например, пьезокерамики, При этом электроды 3 размещены на двух боковых сторонах слоя 4 на главной оси деформаций и образуют конденсатор с расположенным между ними участком слоя 4 активного диэлектрического материала, Электроды 3 образуют со слоем 4 диэлектрика единую конструкцию, которую закрепляют клеевым соединением 5 на контролируемом участке конструкции 6. Электроды 3 подключены к соединенным последовательно согласующему устройству 7, усилителю 8 переменного напряжения и измерительному блоку 9.Способ осуществляют с помощью описанного устройства следующим образом,При подаче поляризующего напряжения с источника 1 постоянного напряжения через регулятор 2 величины поляризующего поля Е на электроды 3 изменяются электро фиэические параметры слоя 4 активного диэлектрического материала. В частности, увеличивается значение диэлектрической проницаемости е пропорционально подаваемому напряжению О на электроды 3, Это приводит к увеличению емкости С конденсатора, образованного электродами с расположенным между ними участком слоя 4 активного диэлектрического материала. Величина емкости С зависит от геометрических параметров конденсатора (расстояния между электродами) и диэлектрической проницаемости е материала, В свою очередь изменение диэлектрической проницаемости Й определяется величиной деформации г контролируемого иэделия 6, которая10 45 диэлектрический материал, подают на электроды постоянное напряжение поляризации, соответствующее максимальному значению диэлектрической проницаемости, в качестве измеряемого электрофизическо 50 55 20 25 30 35 40 передается от него к преобразователю через клеевое соединение 5, Чем больше начальная величина емкости С (соответственно а ), тем большее абсолютное ее изменение будет происходить при . деформации г, Измерение емкости С конденсатора проводят на переменном токе,Сигнал, пропорциональный изменению емкости д С, через согласующее устройство 7 усиливают усилителем 8 и регистрируют измерительным блоком 9.Повышение точности измерения деформаций достигается за счет использования активного диэлектрического материала в качестве чувствительного элемента, сосредоточенного в ограниченном объеме, что снижает влияние градиентов температур и термоударов, и работающего в широком температурном диапазоне, а также обеспечивающего более высокую чувствительность к измеряемой деформации благодаря проведению измерений в области максимальных значений его диэлектрической проницаемости, Способ и устройство позволяют регистрировать относительные величины деформаций менее 10 . а также с большей достоверностью регистрировать сложное напряженное состояние конструкций при проведении прочностного эксперимента, а также натурных их испытаниях и эксплуатации.Формула изобретения 1. Способ измерения деформаций, заключающийся в том, что на поверхность контролируемого объекта наносят чувствительный к деформации материал, формируют два электрода для измерения его электрофизического параметра, измеряют этот параметр и по этим данным определяют деформацию объекта, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности в условиях воздействия переменных температур, в качестве чувствительного к деформации материала используют активный го параметра используют абсолютное значение диэлектрической проницаемости материала, а измерение этого значения осуществляют путем измерения на переменном токе емкости конденсатора,образованного электродами с расположенным между ним участком слоя активного диэлектрического материала,2, Устройство для измерения деформаций, содержащее слой чувствительного к де1663410 й;% 7 Р Составитель Н.Тимошенкоедактор М.Товтин Техред М.Моргентал Корректор аказ 2256 ВНИИПИ Государств ГКНТ СССР Тираж 389 Подписное енного комитета по изобретениям и открытиям при 13035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат ",Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 формации материала идва электрода, разме- териала выполнен из активного диэлектрищенные в этом слое, о т л и ч а ю щ е е с я тем ческого материала, а электроды размещены что слой чувствительного к деформации ма- на обеих боковых поверхностях этого слоя.