Тензометрическое устройство

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 040179 (21) 2711562/25-28 (51) М с присОединением заявки Мо(23) Приоритет С 01 В 7/16 Государственный комитет СССР по делам изобретениИ н открытийОпубликовано 2311 ЯЦ Бюллетень Мо 43 Дата опубликования описания 231180(72) Автор изобретения А.И,Гончаров Ордена Ленина институт физики Земли им. О.Ю.Шмидта АН СССР(54) ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОИСТВО Поставленная цель достигается тем,что тензодатчик выполнен из мангани новой проволоки, и устройство снабжено тенэодатчиком, выполненным изконстантановой проволоки с диаметром,равным манганиновой, вход соединенсо входом манганинового тензодатчи ка и через реэделительную емкостьподключен к средней точке делителянапряжения, выход константановоготензодатчика подключен через накопительную емкость к аноду электрон ного ключа, а выход манганинового Изобретение относится к технической физике, в частности к тензометрическим устройствам, и может быть использовано для измерения динамических давлений, возникающих, например, в массиве горной породы под действием волн сжатия, обусловленных взрывом.Известно тензометрическое устройство, содержащее источник питания, к которому подключен проволоч- ный тензодатчик с электронным ключем, и регистратор (1).Однако это устройство плохо защищено от помех и не может измерять динамические давлений, так как колебание сопротивления проволоки от воздействия давления соизмеримо с колебанием сопротивления этой проволоки от ее деформации при изменении длины,Наиболее близким к изобретению по технической сущности является тензометрическое устройство, содержащее источник питания, электронный ключ, анод которого подключен к выходу источника питания через ограничительный резистор, делитель напряжения, подключенный к тому же выходу источника питания, проволочный тензодатчик, вход которого подключен через резистор и накопительную емкость каноду электронного ключа, а выход -к катоду, разделительную емкость,подключенную к средней точке делителя напряжения и к входу тензодатчика, диод, регистратор и резисторутечки, подключенный к регистраторуи к аноду диода, катод которого соединен со средней точкой делителя напряжения 2.Однако это устройство не может измерять динамические давления с достаточно высокой точностью.Цель изобретения - измерение дина мических давлений и повышение точности измерения."На"чертеже изображена принципиальная электрическая схема устройства.Устройство содержит источник" 1 питания, электронный ключ 2,"айой"которого подключен к источнику 1 питаниячерез ограничительный резистор 3, делитель напряжения, образовайййй ре"-зисторами 4 и 5, подключенный к- Тойуже выходу источника 1 питания, тензо"датчик б, вйполненный из манганиновой"проволокй, и тенэодатчик 7,выполненный из константановой проволоки с диаметром равным манганиновой и уложенной так, чтобы манганиновая и"койстантановая йроволоки не находились в контакте. Вход манганиноваго тейэодатчика б соединен со.входом константаново го тейзодатчика 7 и через "разделйтельную емкость 8 подкпючен"ксредней" точке делителя напряжения, образованногорезисторами 4 и 5. Выход манганиново"го"тейзодатчика б соединен с катодом"электронногоключа 2, а выход константанового тенэодатчика 7 подключен через накопительную емкость 9 к анодуэлектронного ключа 2.Средняяточка делителя напряжения(резисторы 4 и 5) подключена к катоду диода 10, к аноду которого подключены резистор 11 утечки и коаксиальныйкабель 12, соединенный со входомрегистратора 13.Устройство работает следующим образом,В состоянии готовности накопительйая емкость 9 заряжена от источника1 питания, "электронный ключ 2 заперт,и на делителе напряжения, образован його резисторами 4 и 5, выделяетсяйостоянное положительное напряжение,запирающее диод 10.При этом в коаксиальном кабеле 12и на входе регистратора 13 нет никакого напряжения.В момент подачи эапускаюшего сиггала на электронный ключ 2, последний открывается и через тенэодатчики б и 7 течет ток.При этом напряжение, снимаемое со средней точки делителя, образованного тензодатчикамиб и 7, отпирает диод 10, и полезныйсигнал от тенэодатчиков подается через коаксиальный кабель 12 на входрегистратора 13. Этот полезный сигнал зависит только от давления и независит от деформации тензодатчиков,ь О= - ЕЬР 4 )/т.евыходной полезный сигнал эави сит только от давления и не зависитот деформации тензодатчиков.Использование предложенного устройства позволяет полностью сохранитьв;зжное свойство манганина - линейную 45 зависимость сопротивления манганинаот давления. Так как данное устройство не чувствительно к деформации, тоточность измерения давления значительно повышается.При этом конструктивно датчик давления может быть выполнен в видестержня из эпоксидной смолы,в которомзаделан манганиново-константановыйчувствительный элемент. Характеристиканаправленности такого датчика близкак сферической.При измерении этим датчиком давления, например в массиве горной породы, он вставляется в пробуренныйв породе шурф,60 фбрмуйа изобретения,Тензометрическое устройство, содерб 5 жащее источник питания, электронныйь Действительно, под действием динамического давления (волны сжатия)соп "ротивление манганинового датчика может быть представлено в видеВ, = В (1 +)ЬР)), (1)где В - сопротивление манганийовоготензодатчика,Во - начальное сопротивлейие мангайинового тензодатчика- коэффициент пьезореэистйвности манганина; Р - давление;Х (Ь) - некоторая функция, зависящая только от деформацииманганиновой проволоки.Поскольку коэффициент пьезореэистивности константана значительно ниже коэфФицйента пьезорезистивности"манганина; то им можно пренебречь,Тогда сопротивление константановоготензодатчика составляет:В = В,й(Е), (2)О где в - сойротивление константанового тензодатчика,В - начальное сопротивление0константанового тензодатчйка;5 Г (Е) - некоторая Функция, зависящая только от деформацииконстантановой .проволоки.Ввиду того,что у константана и манганина плбтность, модуль юнга и скорость звука близки друг к другу, томожно считать, чтоГ = й (Е) = й(6)(3)Вс = Во = Во (4)Полезный сигнал, получающийся врезультате воздействия давления наоба йенэодатчика б и 7, находящихсяв одинаковых условиях, составляет63 ЕоПосле подстановки в Формулу (5)выражений В, и В из Формул (1) и (2)с учетом формул (3) и (4) и послепреобразований и пренебрежения величинами второго порядка малости полу 35 чаем1ого комитетаний и открытиРаушская наб. ПодписноСР з 8110/40 Тираж 80 ВНИИПИ Государственн по делам изобрет 113035, Москва, Ж"35, нлиал ППП Патент ,: г. Ужгород, ул.,Проектная,4 ключ, анод которого подключен к выходуисточника питания через ограничительный резистор, делитель напряжения,подключенный к тому же выходу источника питания, проволочный тенэодатчик, разделительную и накопительнуюемкость, диод, регистратор и резистор утечки, подключенный к регистратору и к аноду диода, катод которогосоединен со средней точкой делителянапряжения, отличающеесятем,что, с целью измерения динамических давлений и повьзаения точностиизмерений, тензодатчик выполнен изманганиновой проволоки,и устройствоснабжено тензодатчиком, выполненнымиэ константановой проволоки с диаметром, равным манганиновой, вход соединен со входом манганинового тензоцатчика и через разделительную емкость подключен к средней точке делителя напряжения выход константанового тензодатчика подключен черезнакопительную емкость к аноду электронного ключа, а выход манганинового тензодатчика соединен с катодомэлектронного ключа.Источники информации,о принятые во внимание при экспертизе1, физика горения и взрыва. М.,1971; 9 4, с, 613-615.2. Авторское свидетельство СССРУ 586318, кл. С 01 В 7/16, 19775 (прототип).