Способ измерения перемещений и деформаций

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик в 1983448(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 29,09. 80 (21) 2987174/25-28с присоединениемзаявки ЙоРЦМ К з С 01 В 7/18 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088.8) Дата опубликования описания 23.12.82 В.И. Скрипник, Ю.А. Скрипник, Л.А. Галкини И.Ю. СкрипникФ(72) Авторы изобретеки еский инстйтугсоциали стичесКОЙкий инстиф 1 Т Киевский ордеим. 50-летияреволюции и Клегк Лениуа политехниликой Октябрьскойвский технологичепромышленности 71) Заявите(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь-зовано для измерения перемещений идеформаций различных объектов.Известен способ измерения переме"щений и деформаций, по которому измеряемое перемещение компенсируюттепловым удлинением металлическойнити с большим температурным.коэффициентом сопротивления и линейного .расширения. Для индикации состояниякомпенсации используют контактнуюсистему, один из контактов которыйразмещен на перемещающейся детали,а другой - на .удлиняющейся при нагревании нити, через которую пропуска.ют электрический ток. Постепенно увеличивая напряжение питания моста, вплечо которого включена удлиняющаянить, и замечая в момент касанияконактов значение этого напряженияи показания гальванометра в измерительной диагонали, подсчитывают оо"противление нити в момент касания, ипо предварительной градуировке определяют начальное расстояние междуконтактами, т.е. контролируемое пе"ремещение 1),Преимуществом этого способа является исключение погрешности от нестабильности коэффициента относительной тензочувствительности и чувствительности моста за счет большогонагрева, который обеспечивает полнуюкомпенсацию деформации растяжениятепловым удлинением чувствительногоэлементыНедостатком данного способа явля 10 ется необходиьюсть создания высокой1 температуры нагрева, что в случаеиспользования тензорезисторов нежелательно из-за размягчения связующегои изменения упругих свойств чувствительного элемента.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяспособ измерения перемещений и деформаций объекта, при котором на исследуемый объект устанавливают активныйтензорезистор тензомоста и измеряютвыходное напряжение тензомоста, покоторому судят о величине измеряемыхперемещенйй и деформаций 12),25 Недостатком известного способаявляется низкая производительностьиз-за необходимости переградуировкипри замене тензорезистора,Цель изобретения - повышение про 30 изводительности измерений, 983448Поставленная цель достигается темчто на исследуемый объект устанавли-.вают активный тензорезистор тензомоста, измеряют. выходное напряжениетензомоста, повышают напряжение питания тензомоста, увеличивая его выходное напряжение в и число раз, иисключающее перегрев .тензорезисторов,от дополнительного источника нагреЬают тенэомост однополярным импуль"сным током, восстанавливая прежнее 10значение выходного напряжения; и определяют при этом значение импульсного тока, по которому судят о величине измеряемых перемещений к деформаций. 15На чертеже представлена структурная схема устройства, реализующегопредложенный способ.Устройство содержит тензомост 1,смежные плечи которого включены ак Отивный тензорезистор В и компенсационный тенэорезистор В . Два других.плеча тензомоста 1 содержат постоянные резисторы В и В 4, Питание тензомоста 1 осуществляют от низкочастотного измерительного генератора 2сигналов через разделительный трансформатор 3 и делитель напряжения иэрезисторов Ви В. К измерительнойдиагонали тензомоста 1 подключен ана-лизатор 4 гармоник, настроенный начастоту низкочастотного измерительного генератора 2 сигналов, а к диагонали питания подключен миллиампер.метр 5, Резистор Вб делителя напряжения может быть зашунтирован ключом К. К средней точке разделительного трансформатора через ключ К подключен импульсный измерительный генератор 6, а обмотки разделительноготрансформатора 3 зашунтированы конденсаторами.С( и С малой емкости(0,1 мкф),Способ осуществляетсЯ следующимобразом.В начальный момент до нагруженкя 45исследуемого объекта тенэомост 1 на"ходится в равновесном состоянии. и .его выходНое напряжение ОЭЬ/,равнонулю. После приложения нагрузки деформирующей активный тенэорезисторВ, возникает разбаланс тензомоста1,. при котором фиксируют выходноенапряжение Ос помощью анализатора 4 гармоник. Замыкая ключ К увеличивают напряжение питания тенэорезнстора 1 и, соответственно, выходное напряжение в и число раз, не вызывающее заметного перегрева тензорезисторов. Сопротивление резисторов В и В делителя напряжения подобрайы таким образом, что и близко,но не равно единице (1;й1,2). За"тем, замыкая ключ К 1, подают на активный В,1 и коМпенсационный В тенэореэисторы дополнительное импульсноенапряжение от импульсного измерительного генератора б, представляющее собой последовательность однополярных прямоугольных импульсов стабильной амплитуды и регулируемой скважностк. При подаче импульсного напряжения происходит нагрев чувствительных элементов тенэорезисторов и их дополнительная температурная деформация. Для активного тензорезистора В(, жестко связанного с исследуемым объектом, температурная деформация является Фиктивной или кажущейся, так как рабочий тенэореэистор не может Изменить свою длину (например, наклеенный или связанный с перемещающимся объектом). Под действием фиктивной деформации возникает механическое напряжение, направленное встречно напряжению от измеряемой деформации., В результате частичной компенсации напряженного состояния чувствительного элемента активного тензорезистора В уменьшается его сопротив-. ление и, соответственно, выходное напряжение тензомоста. В компенсационном тенэорезисторе, не связанном жестко с исследуемым объектом, механические напряжения при нагревании . не возникают. Нагрев ведут изменением скважкости импульсного напряжения, добиваясь восстановления первоначального значения выходного напряжения О К. В момент установления равенства ./опрЕделяют с помощью предварительно отградукровавного миллиамперметра 5 среднее значение импульсного тока,но которому судят о величине измеряемых перемещений или деформаций, В качестве активного тензорезксторамозно ксполЬзовать любой,тензорезистор .из партии, кэ которой один тензорезистор был взят для градуировки.Сравнительные кспытания металлических тензорезисторов показывают, что разброс показаний при замене тен. зореэисторов иэ одной партии не превыаает 0,2. В то же время замена аналогичных,тензорезисторов по обычной схеме тензомоста вызывает раз- . брос показаний до 5. Таким образом, применение прЕдложенного способа позволяет увеличить производительность измерений за счет устранения операции подбора активных тенэореэисторов в партии.формула изобретенияСпособ измерения перемещений и деформаций объектапри котором на исследуемюй объект устанавливают активный тензорезистор тензомоста .к измеряют выходное напряжение тенэомоста, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности измерений, повышают напряжение983448 Составитель И Техред М.Тепе / осей ато оррект Грице актор П,Тираж 614Государственноелам иэобретенисква, Ж, Рауш исн ССР По комитета и открыти кая наб., П Патентф, г. Ужгород,оектная,фили питания .тенэомоста, увеличиваЪ еговыходное напряжение в и число раз,исключающее перегрев тенэорезисторов,от дополнительного источника нагревают тензомост однополярным импульсным током, восстанавливая прежнеезначение вьнщдиогф напряжения, и определяют при этом значение импульс-.ного тока,.по которому судят о велиЗаказ 989046 ВНИИ по 113035, чине измеряемых перемещений и деформаций.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР 9 103520, кл, 6 01 В 7/18, 19562 Тенэометрия в машиностроении. М., ффМашиностроениефф, 1975 с. 239 (прототип) .