Способ измерения деформаций в конструкциях

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 В 7/2 1)5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ институт РМАЦИ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство ССВ 603838, кл, 6 01 В 7/22, 1976.(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФВ КОНСТРУКЦИЯХ(57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности за счет увеличения чувствительности. С помощью генератора 6 сигналов в секторе 4 пьезополимерной пленки наклеенной на исследуемую конструкцию 3 через слой 2 диэлектрика, возбуждают механические колебания за счет обратного пьезоэффекта, Изменяя частоту генератора 6, устанавливают резонансный режим этих колебаний. Нагружают исследуемую конструкцию 3, и о деформации конструкции судят по разности фаз резонансных частот, 2 ил.Изобретение относ(,тсиэмеригеНОй ТЕХНИКЕ, В ЧастНОСти К МЕтОДаМ ИЗМ 8 Р 8 ний деформаций в машинных коыстру (циях.ИЗВЕСТЕН ГгПОСОО ИЭМЕреНИЯ НаГ ОЯ(енийв полимерных материалах, заклочаюцяйся втом, что измеряют емкость онденсатор:-., сня -занного с исследуемым матеоиалои, апре.ля ют его дизлектри нес(уо и роницаемость и поней судят о механических напряжениях.Одн а (о ди эл е ктрич ес ая прони , -, - 10масть материалов чувствительна не тол ок изменению напсяжен й в материало-.и оелаксационным явлениям пои тарени.;ПОЛИМЕРНЫХ МаТЕРИЛЛОЦ О(ОУжаюо ей г 1 упературы, а также других гьактороз. совсКУПНОСТЫ(ОТОРЫХ ВВОДИЛОГОЕПН -г П; Врезул. тат измерения,Цель изобретения - повышение то п ости измерения за с ет увеличения чувстгительности,рУказанная цель достигается тем, что сг; -гласно способу измерения напряжеий, з"ключающемуся в том, что на (онструкциоустанавливают да.гчик для йзмерения д;:;формаций связаный с р и( тпирую цаппаратурой, производят нагру;,(ениеСТРУКЦИИ И СНИМа ЮТ СИГНал С ДаТЧ:,Ч(З, ьЛС"рЫЙ ВЫПОЛНЯЮТ япьезополимерной пленки с мегаллы-".:, .электродами, При этом датчик изолиру э: о: 30конструкции слоем д:.,"злетриа, " ехан:.ский импеданс котороО равен мех.:н., 8скому импедансу пь:-.зополимер Ой пле,:на МОДУЛ, УПРч Ост;.: ЬЫН 8 МОДГЛ ЧПРУГ,-Г-;этОЙ же плен(и, Олчовременно с:ру;- - 3"нием констру 1(ции возбуждают -еяона.НЫЕ КОЛЕбаНИЯ В П Е ЭОПОГИМЕ;Ной Глвн ,по 88 тол(цине, За сигнал, (;:нимэе ый с "атчика, принимают раз: оьз ь фаэ резонансы;:.ЧаСТОТ, ПО КОТОООМУ СУДЯГ О ДефОРадын З 4";конструкции,Сущность изоорзГения за,ЛГО ь:вТОМ, ЧТО ПОД ДЕЙСТВИЕМ ДефОГтыа (ИИ ИЗМЕняется не только емкость пьезоп; ени, НО ичастота ее механичесого резонанса, Под- -15бор одинаковой величины механичес(огоимпеданса позволяет образовать высокодобротную колебательную систем, (пьезополимерная пле.ка -, слой дизле;,иа)Меньшая по сравненио с исследуемой оч-,."0струкцией кесткость данной системы обеспечиваетт ее колебатольнОе Движениеотдельно от исследуемой конструкции, глвокупнжть обоих свойств реализуется подбором свойств дизлетрика, вследствие чего 55повышается чувствительность, а ем самыми точность измерения,На фиг,1 изображена блок-схе;а ус(роисГва для реализа 1(ии и редлагаедр. - 1,. исоба: на фиг,2 - экспеоиментл ная ос.: ь изменения разности фаз от вел;ч;Н гефООМаЦИИ,".-ройство, реализующее предлагае,1 ьй Сц;:Об, СОдержит ПЛ 8 НКу 1 ИЗ ПОЛЯрИэпвянной и металлизированной с обеихс-.т рон пьезополимерной пленки, котораячепеэ слой 2 диэлектрика связана с исследуонструкцией 3, При этом наружныйметаллизированный слой ленты разделенл, г 8-поа электрода) 4 и 5, К ОДному излх нс, ",. .ен выход управляемого генерасра Г;а",оз, каторый также связан сходом паевого формирователя 7 импульса .)ход второго фОрмирователя 8 импуль:са соэдин 8 н с дОУГим электродом 5,"1 Л"ЭЯГ "ОтВЕтГТВУЮЩИй:.;, Наесной ",ЭСТОгЕ П: ТОЛЩИН 8 ЛЕНТЫ. КОэоательное движение посред твом упру;.т. - Г;гн пэр.;-вается и врому сектору 5, а ь(8 и все.у диэлектрическому слою 2. :ри этом в "вторе 5 б-агодаря прямому , ьа,;ПЭ(реГ, Вь,"абаЫ адот Я . Л КТРИЧЕ : - зарядыразовый угол между сигна , ( г генера, Ооа б и элетрода 5 в резо.;,.( с составляет 90", Вследствие этОГО ,.",.;цела гели 7 и б и",гульсов формируют ,Гмгульсы разной полярнОсти и Одинаковой л,Зэдол х(ител ы Ости, которые пол ностью ,ом.;енсируюгся в блоке 9 сравнения фаз, 3 "г дсвые чеГО с интеГратора 10 не пОсту пает Ома да на изменение частоты возбужл-нл; генератора бПри изменении напряженного состояния исследуемой конструкции 3 дизлектри.е:;ий слой 2 и тленка 1 деформируются,изменяется натяг пленки, образовав.ОойсЛ ВСЛ 8 ДСТВИЕ ЕЕ СОЕДИНЕНИЯ ЧЕРЕЭ ДИЗ;ектрический слой 2, с конструкцией 3. Зто неизбежно приводит к изменению частоты резонанса, а тем самым и к изменению фазового угла сигналов от 90. Направление зг,енения фазового угла отображается в блоке 9 сравнения фаз, а величина, на коо;ую изменился фазовый угол - в суммаоре О, При этом с сумматора поступает оманда исг ол нител ьному устройству 11, коорал через управляющий вход генератоФормула изобретения 60,40 Составитель И,ПроскуринаРедактор Н.Тупица Техред М,Моргентал Корректор А.Осауленко аказ 2387 ВНИИПИ Го Тираж ПодписноеДарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,ра б подстраивается колебательную систему (пьезополимерная пленка+ слой диэлетрика) на резонанс, Измерение изменения фазового угла с учетом тарировочной характеристики позволяет оценить деформации в Б конструкции.Способ позволяет с большой точностью определить изменение напряженного состояния исследуемой конструкции и отличается малой энергоемкостью и про С стотой измерения. При этом пьезополимерные пленки не теряют своих упругих и электрических свойств при относительной деформации 15 - 2 ДО/, чем обусловлена возможность измерения деформацией со гласно предлааемому способу поимерно ДО такого уровня.Предлагаемый способ может быть ис - пользован при исследовании процесса снятия остаточных напряжений путем 2 О Вибрационной Обработки, так как в этом случае в конструкциях создаются деформации большой величины, а напряжения измеряются до и после виброобработки. Кроме того, способ может применяться в системах 25 тестовой диагностики конструкций, например в оценке технического состояния ствет 7Мй ственных объектов при проведении их виброиспьп аний,Способ измерения деформаций в конструкциях, заключающийся в том, что на конструкцию устанавливают датчик для измерения дефоомаций, связанный с регистрирующей аппаратурой, производят нагружение конструкции и снимают сигнал с датчика, О т л и ч а ю щ и Й с я тем, что с целью повышения точности, датчик для измерений деформаций выполнен в виде ленты из пь 8 зополимерной пленки с м 8 таллическими электоодами, которую изолируют от конструкции слоем диэлектрика, механический имп 8 данс котОООГО раВВН механическому импедансу пьезополимерной пленки, а модуль упруГОсти Выше модуля упруГости пьезополимерной пленки, одновременно с нагружени М конструкции Возбуждают резонансные колебания в пьезополимерной пленке по ее толщине, а за сигнал, снимаемый с датчика, принима;о разность фаз резонансных частот, по котОрому судят О деформациях В конст:рук ции,