Способ определения деформаций конструкции и устройство для его осуществления

(55 6 01 В 7/16 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ/28 2(088,8)ирование датчиков ческих величин./ П М,: Машинострое для измере дред, Е,П е, 1979, с ев А. А, Пьеэокера-боростроении и австроение, 1986, с. Г, ПЕро меюты в и ,: Машин Б ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФОРМАТРУКЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕСТВЛЕНИЯтение относится к определению й в конструкциях электрически- и, Цель изобретения - расшире(54) СПОСО ЦИЙ КОНС ЕГО ОСУЩ (57) Изобре деформаци ми методам(21) 412306 (22) 22,09.8 (46) 15,07.9 (72) А. И, Серьезнов (53) 531.781 (56) Проект ния механи Осадчего, 175-190.Да гуно мические э томатике, 81 - 84.. Бюл,%26донин, В. Н. Москвин и А, Н,ние функциональных воэможностей посредством обеспечения возможности измерения деформаций и температуры одним чувствительным элементом. Для этого на поверхности конструкции закрепляют чувствительный элемент 1 из поляризуемого диэлектрического материала, Перед измерением в нем создают начальную поляризацию постоянным электрическим полем. Затем до и после деформирования конструкции измеряют постоянную и высокочастотную составляющие поляризации чувствительного элемента, с учетом которых определяют статическую и динамическую деформации. При . этом через блок 4 коммутации чувствительный элемент 1 подключен к зарядовому усилителю 2 и импульсному усилителю 6, выходы которых соединены с измерительным блоком 3. Затем измеряют электрофизические характеристики чувствительного элемента 1, с учетом которых определяют1663406 40 45 50 температуру конструкции. Причем перед измерением электрофизических характеристик до и после деформирования с чувствительного элемента 1 снимают наИзобретение относится к определению деформаций в конструкциях электрическими методами.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей посредством обеспечения возможности измерения деформаций и температуры одним чувствительным элементом.На фиг. 1 приведена схема устройства для осуществления способа определения деформаций конструкции; на фиг. 2 - зависимость постоянной составляющей поляризации чувствительного элемента от деформации; на фиг. 3 - зависимость высокочастотной составляющей величины поляризации чувствительного элемента от деформации; на фиг. 4 - зависимость электрофизических характеристик (емкости) чувствительного элемента от температуры,Устройство для осуществления способа определения деформаций (фиг. 1) содержит чувствительный элемент 1 из поляризуемого диэлектрика, зарядовый усилитель 2, измерительный блок 3, первый блок 4 коммутации, первый вход которого соединен с выходом 5 чувствительного элемента 1, а выход - с входом зарядового усилителя 2, импульсный усилитель 6, вход которого соединен с выходом первого блока 4 коммутации, блок управления 7, соединенный с вторым входом первого блока 4 коммутации, второй блок 8 коммутации, первый вход которого соединен с блоком 7 управления, второй вход - с выходом зарядовогоусилителя 2, третий вход - с выходом импульсного усилителя 6, а первый выход - с измерительным блоком 3, мост 9 переменноготока, первый вход которого соединен с выходом 5 чувствительного элемента 1, высокочастотный усилитель 10, вход которого соединен с выходом моста 9 переменного тока, а выход - с четвертым входом второго блока коммутации и высокочастотный генератор, вход которого соединен со вторым входом второго блока 8 коммутации, а выход - с вторым входом второго блока 8 коммутации, а выход - с вторым входом моста 9 переменного тока. Чувствительный элемент 1 закреплен на пленке 11 из нержавеющей стали, которая присоединена к конструкции 12 слоем 13 клея,5 10 15 20 25 30 35 чальную поляризацию посредством отключения чувствительного элемента 1 от усилителей 2 и б и подачи на него напряжениядеполяризации. 2 с, и, ф-лы, 4 ил,Способ определения деформаций конструкции реализуется на устройстве, осуществляющем его следующим образом, На поверхности конструкции 12 закрепляют чувствительный элемент 1 из поляризуемого диэлектрического материала (например, сегментопленка РЬ(2 гТ)Оз толщиной 5 мкм). Перед измерением в нем создают началь-ную поляризацию постоянным электрическим полем. Затем до и после деформирования конструкции измеряют постоянную и высокочастотную составляющие поляризации чувствительного элемента, с учетом которых определяют статическую и динамическую деформации. При этом, через нормально замкнутый контакт блока 4 выход 5 чувствительного элемента 1 подключен к зарядовому усилителю 2 и импульсному усилителю б, На их входы подаются сигналы с чувствительного элемента 1, пропорциональные величине статистической деформации конструкции 12 и возникающих в ней акустическим волнам напряжений. Измерение электрического напряжения, поступающего с усилителей 2 и б, осуществляется измерительным блоком 3. Измерительная цепь параметров преобразователя 9, 10. 11 не включена, Затем измеряют электрофизические характеристики, например, емкость чувствительного элемента 1, с учетом которых и по зависимости диэлектрической проницаемости от температуры определяют температуру конструкции, При этом перед измерением электрофизических характеристик емкости) до и после деформированил с чувствительного элемента 1 снимают начальную поллризацию, Для этого блок 7 управления осуществляет перекоммутацию блоков 4 и 8,Происходит отключение выхода 5 от усилителей 2 и 6 и подача на него напряжения деполяризации, чувствительного элемента 1. При этом второй блок 8 коммутации включает генератор 11 и подключает к измерительному устройству 3 высокочастотный усилитель 10, с которого поступает сигнал разбаланса моста 9 от изменения параметров (например, емкости) чувствительного элемента 1 вследствие температурных и.",и других внешних воздействий на изделие 12,а следовательно, и на чувствительный элемент 1, 1663406Использование чувствительного элемента 1 из поляризуемого диэлектрического материала малой толщины с большой вели. чиной диэлектрической проницаемости и пьезомодулем позволило создать малогаба ритный преобразователь генераторного и параметрического типов.Формула изобретения1. Способ определения деформаций конструкции, заключающийся в том, что на 10 . поверхности конструкции закрепляют чувствительный элемент из поляризуемого диэлектрического материала, в нем создают начальную поляризацию, измеряют величину постоянной составляющей поляризации 15 чувствительного элемента до и после деформирования конструкции, с учетом изменения которой определяют деформации, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, до и после 20 деформирования дополнительно измеряют высокочастотную составляющую поляризации и электрофизические характеристики чувствительного элемента, причем перед измерением электрофизических характери стик до и после деформирования с чувствительного элемента снимают начальную поляризацию, с учетом изменения которых, определяют деформацию.30 2, устройство для определения деформаций конструкции, содержащее чувствительный элемент из поля ризу емого диэлектрика, зарядовый усилитель и измерительный блок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью расширения функциональных воэможностей, оно снабжено первым блоком коммутации, первый вход которого соединен с выходом чувствительного элемента, а выход - с входом зарядового усилителя, импульсным усилителям, вход которого соединен с выходом первого блока коммутации, блоком управления, соединенным с вторым входом первого блока коммутации, вторым блоком коммутации, первый вход которого соединен с блоком управления, второй вход - с выходом зарядового усилителя, третий вход - с выходом импульсного усилителя, а первый выход - с измерительным блоком, мостом переменного тока, первый вход которого соединен с выходом чувствительного элемента, высокочастотным усилителем, вход которого соединен с выходом моста переменного тока, а выход - с четвертым входом второго блока коммутации и высокочастотным генератором, вход которого соединен с вторым входом второго блока коммутации, а выход - с вторым входом моста переменного тока.1663406 ЕОО Составитель Б,ЕстратовРедактор М.Товтин Техред М,Моргентал Корректор С.Черн Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул;Гагарина,С АР Заказ 2256 Тираж 388 ВНИИПИ Государственного комите 113035, МоскваПодписноепо изобретениям и открытиям при ГКНТ СС35, Раушская наб., 4/5