Закладной датчик деформации

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическимиРеспублик1968592Опубликовано 23.10.82, Бюллетень39Дата опубли кова ни я описа ни я 28.10,82 ло делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Ю, Л. Сирота и А. П. Екимов Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно;,исследовательский институт им. Б. Е. Веденеева(54) ЗАК ЛАДНОИ" ДАТЧИК ДЕФОРМАЦИИ 1Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерению деформаций электрическими средствами. Оно предназначено для определения деформаций в теле моделей сооружений при их испытаниях.Известен закладной датчик деформаций, содержащий упругий чувствительный элемент и преобразователь деформаций. Упругий чувствительный элемент выполнен в виде винтовой пружины с диском на одяом из торцев и пластичной цилиндрической оболочки, охватывающей пружину и закрепленной одним краем на диске. Преобразователь перемещений выполнен,в виде дифференциально- трансформаторного преобразователя, корпус которого соединен с винтовой пружиной и оболочкой, а подвижный сердечник преобразователя связан с диском пружины 1 .При таком выполнении закладочного датчика когда одна его часть - корпус преобразователя - является жесткой, недеформируемой, а другая часть - упругий чувствительный элемент - деформируется, возникают искажения однородяости поля механических напряжений и деформаций в контролируемой среде вокруг датчика. Вследствие этого в результатах измерений появляется погрешность, яе учитывавшаяся при терировке датчика.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является закладной датчик деформации, содержащий упругий чув ствительный элемент с замкнутой полостью ипреобразователь деформаций в электрический сигнал, размещенный в полости упругого чувствительного элемента.Упругий чувствительный элемент датчика выполнен из стали, а преобразователь деформаций в электрический сигнал выполнен в виде стержня, соединенного концами с краями полости, Часть длины стержня изготовлена из стали, а часть длины - из материала с малым модулем упругости. На этом 15 последнем участке длины стержня размещены рабочие тензорезисторы.При таком выполнении датчика, когда сконтролируемой средой соприкасается лишь однородно деформируемый упругий чувствительйый элемент, отсутствуют искажения однородности поля механических напряжений и деформаций 2.Однако при использовании известногодатчика для измерения деформаций в моделях сооружений, изготовленных из упруго 968592пластических материалов с малым модулемупругости, точность результатов оказывается невысокой. Это объясняется высокой жесткостью датчика, по сравнению с жесткостьюокружающего его материала, что вызываетискажение первоначального поля механических деформаций и напряжений в модели.Цель изобретения - повышение точностирезультатов измерений при испытании моделей сооружений из упруго-пластических материалов.Указанная цель достигается тем, что взакладном датчике деформаций, содержащем упругий чувствительный элемент с замкйутой полостью и преобразователь деформаций в электрический сигнал, размещенныйв полости упругого чувствительного элемента, упругий чувствительный элемент выполнен из материала модели, преобразовательдеформаций в электрический сигнал выполнен дифференциально-трансформаторным,корпус которого всей своей поверхностью соединен с поверхностью полости упругого элемента, а подвижный сердечник этого преобразователя прикреплен к упругому чувствительному элементу.При таком выполнении закладного датчика обеспечивается его малая жесткость, близкая к жесткости окружающей среды благодаря выбранному материалу упругого чувствительйого элемента и выбору дифференциально-трансформаторйого преобразователядеформации, не оказывающего сопротивлейия при измерении деформаций,На чертеже показан, закладной датчик деформации, разрез.Датчик содержит упругий чувствительйый элемент 1 с замкнутой полостью, выполйейный из материала модели, В полости упругого элемента размещен преобразовательдеформации в электрический сигнал, связанный с упругим элементом. Преобразовательвыполнен в виде дифферейциально-трансформаторйого преобразователя, Он состоит изкорпуса, включающего два ферритовых чашечйых сердечника 2 и крышку 3, каркас собмотками 4, и подвижный ферритовый сердечйик 5 со штоком 6,Корпус соединен всей своей поверхностьюс поверхйостью полости упругого элемента 1Подвижйый ферритовый сердечник 5 преобразователя прикреплен к упругому элементу1 своим штоком 6 с помощью диска 7 на егоконце.Для обеспечения возможности изготовления упругого чувствительного элемента 1путем отливки в форму с размещенным вней собраййым дифференциально-трансформаторным преобразователем к диску 7 и сердечйику 2 прикреплена торцами защитнаявтулка 8 из материала, близкого по модулюупругости к материалу чувствительного элемента. Датчик деформации работает следующим образом.Перед помещением датчика в модель еготарируют, снимая зависимость выходного сигнала от измеряемых деформаций. Затем датчик помещают в форму модели и заливают тем же упруго-пластическим материалом, из которого был выполнен упругий чувствительный элемент 1 датчика. Благодаря одинаковости материала модели и уг ругого 1 о чувствительного элемента 1 обеспечиваетсяхорошее их соединение.После затвердевания модели и подготовки ее к испытаниям электрические концы обмоток 4 преобразователя подсоединяют к измерительной аппаратуре. При возникновении деформации модели они воспринимаются упругим чувствительным элементом, а затем и дифференциально-трансформаторным преобразователем, выдающим выходной электрический сигнал, пропорциональный измеря емым деформациям.Так как жесткость датчика близка к жесткости окружающей его среды, то отсутствуют искажения поля механических напряжений и деформаций. Это позволяет судить о деформациях в модели по тарировочной зависимости для выходного сигнала с удовлетворительной точностью.Повышение точности результатов измерений при использовании предлагаемого закладного датчика деформаций позволяет позо высить точность прогноза прочности гидротехнических и иных сооружений.Формула изобретенияЗакладной датчик деформации, содержащий упругий чувствительный элемент сзамкнутой полостью и преобразователь деформаций в электрический сигнал, размещенный в полости упругого чувствительного4 О элемента, отличающийся тем, что, с цельюповышения точности результатов измеренийпри испытании моделей сооружений из упруго-пластических материалов, упругий чувствительный элемент выполнен из материаламодели, преобразователь деформаций в элек45 трический сигнал выполнен дифференциально-трансформаторным, корпус которого всейсвоей поверхйостью соединен с поверхНостьюполости упругого чувствительного элемента,а подвижный сердечник этого преобразователя прикреплен к упругому чувствительномуэлементу.Источйики информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМо 216360, кл. б 01 В 7/16, 1968.55 2. Авторское свидетельство СССРЮо 214190, кл. б 01 В 7/16, 1967 (прототип).Составитель Ю. Востриков Редактор Н.,Лазаренко Техред И. Верес Корректор М. Шароши Заказ 8142/66 Тираж 64 Под дисное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4