Преобразователь внутренних механических напряжений

ОП ИС изове Союз СоветекикСоциапиетичеекикРеспублик АВТОРСКОМ23) Приорите К 531,781088.8) о делам изобретен убл икова но 05,04,Дата опубликован 72) Автор изобретени. В. Лесковец Заявител политехнический инсти-у вопоп) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВНУТРЕННИХ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙИзобретение относится к технике иэ мерения механических напряжений и . может быть использовано для исследова- ния напряженного состояния внутри сред с любыми физико-механическими свойст бами, включая вязко-упругие и пласти 5 ческие среды.Известны различные конструкции пре обраэователей, состоящих из чувствитель ного и силопередающих элементов, помеО 1 О шенных в корпус. Чувствительный элемент в таких устройствах является сило воспринимающим и выполняется в виде пьезотрансформатора, нагружаемого из меряемым усилием Щ.Наиболее близким по технической сущ ности к изобретению является устройство для измерения усилия, содержащее корпус, силопередающий элемент, пьезоэлемент, опирающийся на опоры по контуру и снаб женный системой электродов, подключенных к системе возбуждения и измерительному прибору 2.Недостатком известного устройства является низкая и неравномерно распределенная жесткость по радиусу преобразователя, определяемая деформацией изгиба пьезоэлемента, иза чего это уст ройство имеет малый модуль упругости, что вносит большие погрешности в изме рение напряженного состояния нелиней ных сред, например бетона, а также отграничивает диапазон измеряемых напряже- ний.Цель изобретения - повышение точности и расширения диапазона измерения,Это достигается тем, что силопередающий элемент выполнен в виде двух цент ральных дисков и двух концентричных дискам колец различной жесткости, а пьезоэлемент выполнен в виде кольца с ножевыми опорами на внутреннем и наружном диаметрах и размещен в кольце вом пазу, выполненном в месте соединения колец и дисков силопередающего элемента, при этом жесткость каждого диска выбрана равной жесткости копьца, концентричного другому диску. (445 726 3На чертеже схематически изображенопредложенное устройство.Преобразователь имеет пьезоэлемент .1 с системой электродов, корпус 2 исилопередающие элементы 3 и 4; В качестве силовоспринимающих элементовмогут быть применены материалы с различными модулями упругости, напримерсталь и оргстекло, или один материал,но на одной из половин могут быть выполнены кольцевые проточки, Пьезоэлемент выполнен в виде кольца, в которомустановлен силопередающий элемент 4,а элемент 3 установлен по периметрупьезоэлемента, Опирание пьезоэлемента "предусмотрено по внутреннему и наружному диаметрам в виде ножевых опор 5.Конструкция схемы возбуждения и изФмерения определяется материалом пьезоэлемента, Пьезоэлемент при этом возбуждается на радиальной моде колебанийили на моде колебаний по толщине,При использовании пьезокерамикипьезоэлемент выполняется в виде пьезотрансформатора, а схема возбуждениярешается в виде отдельно питающего-одну пару электродов генератора и измерительного прибора вопьтметра, подключенного ко второй паре электродов. Привыполнении пьезоэлемента из кварца онснабжается одной системой электродов,подключаемой к автогенератору,в цепикоторого он является параметрическимзадающим элементом, при этом измерительным прибором служит частотометр.Преобразователь работает следующимобразом.При подключении выводов 6 к системевозбуждения и воздействии внутреннихмеханических напряжений, нормальных кплоскости преобразователя, силопередающие элементы 3 и 4 сжимаются, причемсильнее деформируется та часть элемента,которая имеет меньшую жесткость, Нотак как каждый из силопередающих элемейтов установлен зеркально жесткостидругого элемента, то сумма разностейдеформаций частей элементов будет являться деформацией пьезоэлемента. Онаобеспечивается механическим контактомсилопередающих элементов 3 и 4 спьезоэлементом 1 по узлам его колебаний. Деформация пьезоэлемента вызывает изменение частоты его колебанийили амплитуды выходного напряжения,Корпус 2 служит для перераспределенияусилия между: отдельными сйлопередаю 5 щими элементами и посредством воздушного зазора 7 защищает конструкцию отдействия боковых напряжений.Установка в корпусе одновременно спьезоэлементом четырех силопередающихэлементов, которые являются понижающими механическими трансформаторами силия на пьезоэлемент, существенно увеличивает общую жесткость преобразователяи расширяет диапазон измерения. Расположение одного из силопередающих элементов в центре пьезоэлемента, а другого по его периметру позволяет уменьшитьизменения радиальной жесткости преобразователя, что способствует повышениюточности измерения,формула изобретения Преобразователь внутренних механических напряжений, содержащий корпус,силопередающий элемент, пьезоэлемент,опирающийся на опоры по контуру и снабженный системой электродов, подключенных к системе возбуждения и измерительному прибор, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с цельюповышения точностии расширения диапазона измерения, в немсилопередающий,элемент выполнен в видедвух центральных дисков и двух кон-центричных дискам колец различной жесткости, апьезоэлемент выполнен в видекольца с ножевыми опорами на внутреннем и наружном диаметрах и размещен в40кольцевом пазу, выполненном в месте соединения колец и дисков силопередающего элемента, при этом жесткость каждого диска выбрана равной жесткости копьца, концентричного другому диску.45Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР% 513276, кл. б 01 Ь 1/16,50 29,07.74.2, Авторское свидетельство СССРМ 501305, кл. б 01 1/16,12.09,74. (прототип).726445Составитель А. СеверинКлюкина Техред М. Келемеш Корректор Н, Стенедакто За 647/34 Тираж 1019 Подписи ЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий3035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4