Датчик напряжений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУВЛИН 19) Са4 с 01 1, 1/18//к 39/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СВйДЕТЕЛЬСТВУ й АВТОРЧИК(54),МАТЧИ (57) Изобр исследован Цель изобрчелгния ве Е 1 лАПРнетениеия массетенияпичныентнонки цатчика ластиОД а ОтоонтСЯ К О ива горных пообеспечение и направления зора напряжен "т.шка. Для э выполнен в ви з дизлектриче Оной поверхно пре- лавных компонто лкв устакорус ОГОе крукого индр ци. за Раз т (Г пима бо ти к мал г р 1 г нзорезистивныатой формы.мент выг,олнен роводящей тру й оболочкой 5 мешен т Э) труб ющий зл торо: о го ради нои компонентыременной фиксацрально противопф-лы, 3 ил,можно вестии силы тооложных л ем одн ви ВОСПР 1 ка в диаме П 2, 2 з.пОй злектроп замкнуто пе ги (ЭПТ) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ тановленной на наружной поверхностиТЭ, Между ТЭ и поверхностью корпуса 1размещены проводники (П) 2, электрически изолированные от корпуса 1 иориентированные вдоль его образующей.Диаметрально противоположные П 2электрически попарно соединены с возможностью поочередного подключения кизмерительной системе. Для повышениячувствительности при неравнокомпонентном давлении ТЭ выполнен в виде нескольких слоев 3 электропроводяшей бумаги, При этом на слоях 3 и на ЭПТ 4выполнены продольные разрезы, расположенные на равных расстояниях от соседних проводников 2. Под действиемсжатия контактное сопротивление слоев 3 уменьшается пропорционально действующему давлению. Изменяется силатока между П 2 и ЭПТ 4 в зависимостиот изменения давления на датчик, Используя симметпичность ТЭ, измерениеДля определения всех компонент 45 тензора напряжений необходимо провести измерения трех радиальных компонент, например 6 ; 1 ипоп угла(1 уоми соответственно О , 90 и 45 , Искомые значения главных напряжений б 50 и ь (фиг,3), а также угол а поворотаглавной площацки с напряжением 6 относительно оси Х вычисляют по формуДатчик напряжений работает слецующим образом.Предварительно оттарированный датчик напряжений помещают в заданную точку плоской модели 9 из эквивалентных материалов во время ее изготовления, При этом датчик строго ориентируют в пространстве так, чтобы ось корпуса 1 была горизонтальна, а проводники 2 по меткам на защитной оболочке 5 ориентируют вдоль осей коорл1 1 )ь = - агст.ц2 1 Г 1 132Изобретение относится к датчикаммеханических напряжений, в частностик датчикам для измерения напряженийв моделях из эквивалентных материалов,и может быть использовано при изучении закономерностей деформирования иразрушения массива горных пород.Цель изобретения - обеспечение определения величины и направления главных компонент тензора напряженИй вточке установки датчика и повышениечувствительности при неравнокомпонеитном давлении путем уменьшенщяжесткости окружающих корпус слоев.На фиг,1 показан датчик напряжений; на фиг,2 - то же, продольныйразрез; на фиг.3 - диаграмма напряжений О. Мора, поясняющая расчет главных компонент напряжений,Датчик содержит корпус 1, выполненный в виде кругового цилиндра издиэлектрического материала, проводники 2, установленные вдоль образующейкорпуса 1, тензорезистивный элемент,выполненный в виде нескольких слоев3 электропроводящей бумаги, уложеннойна корпусе 1 поверх проводников 2,силовоспринимающий элемент, выполненный в виде гибкой электропроводящей трубки 4 с защитной оболочкой 5,охватывающей слои 3 бумаги, и измерительную систему, включающую источник о питания, микроамперметр 7, коммутирующее устройство и микропроцессор (не показаны).Проводники 2, расположенные накорпусе 1 диаметрально противоположно,электрически соединены друг с другомс возможностью поочередного (черезкоммутирующее устройство) подключенияк измерительной системе,На слоях 3 бумаги и гибкой электропроводящей трубке 4 выполнены продольные надрезы 8 вдоль образующейкорпуса 1, при этом надрезы 8 расположены на равных расстояниях от соседних проводников 2. 061 2динат (например, по осям Х и У вплоскости модели), Проводники 2 датчика подсоединены к коммутирующемуустройству измерительной системы илипри необходимости к интерфейсу микропроцессора, в управляющую программукоторого введены операнцы их последовательного включения, а в памятьданные тарировок каждого из отделен О ных надрезами 8 участков электропроводящей бумаги.После нагружения модели 9 из эквивалентных материалов силовоспринимающий элемент датчика напряжений, 15 включающий слои 3 бумаги, трубку 4 иоболочку 5, оказывается под действием компонент плоского тензора напряжений, возникшего в материале модели 9, При этом тензорезистивный 20 элемент в виде слоев 3 электропроводящейбумаги оказывается сжатым пропорционально нормальной радиальнойкомпоненте тензора напряжений. Поддействием этого сжатия контактноесопротивление слоев 3 бумаги уменьшается пропорционально действующемудавлению. Это регистрируется измерительной системой по изменению силытока между проводником 2 и гибкой 30 электропроводящей трубкой 4 в зависимости от изменения давления на датчик на участке данного провоцника 2,подключенного с помощью коммутирующего устройства. Используя симметричность тензора напряжений, измерениеего радиальной компоненты можно проводить путем одновременной фиксациисилы тока в диаметрально противоположных проводниках 2, что компенсиру ет случайные погрешности измеренийна противоположных концах диаметракорпуса 1.( д,а "Х С 1 рп испопьзовани;) в измерительной системе микропроцессора вычисления осуществляют в реальном режиме времени в процессе моделирования с одно 10 временной распечаткой результатов измерений и их отображением на бумаге с помощью графопостроителей, Если в датчике напряжений установлено про 15 водниког, 2 больше минимально требуемого количестца,контроля полчечня стат)ческих параметров результатов измерений (дисперсия, коэффициент вариации, доверитель.ный интервал и,цр.), ) Формула изобретения 1, Датчик напряжений, содержащий корпус, установленный на нем тензорезистивный элемент, силовоспринимающий элемент, соединенный с тензорезистивным элементом и измерительную систему, электрически связанную с тензорезистивным элементом, о т л и ч а- В щ и и с я тем что с целью оэес печения определения величины и нап 4равления главных компонент тензора напряжений в точке установки датчика, корпус выполнен в виде кругового цилиндра,тензорезистивный элемент выполне н трубчатой формы и ра змеще н на ,боковой поверхности цилиндра, скло" воспринимающий элемент выполнен в виде гибкой электропроводящей трУбки с защитной оболочкой, установленной на наружной поверхности тензорезистивного элемента, а датчик снабжен проводниками, установленными мЕжду тензорезистивным элементом и поверхностью корпуса, электрически изолированными от корпуса и ориентированными вдоль образующей цилиндра,2. Датчик по п,1, о т л и ч а ющ н й с я тем, что диаметрально противоположные проводники электрически попарно соединены с возможностью поочередного подключения к измерительной системе.3. Датчик по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности при неравнокомпонентном давлении, тензорезистивный элемент выполнен в виде нескольких слоев электропроводящей бумаги, причем на слоях бумаги, а также на гибкой электропроводящей трубке выполнены продольные разрезы, расположенные на равных расстояниях от соседними проводников.1320671 Составитель В.ТальвойшТехред М.Ходанич Корректор Ц.Нилипенк дактор Л.Ога аказ 2650/45ВНИ Тираж 776 И Государстве делам иэобре Москва, Ж,Подписета СССР е ного коми и е нии и о ткрьггии Раушская наб ., д, ч/5 11303 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная