Устройство для измерения упругих деформаций конструкции

О П И С А Н И И (и 937998ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоцналнстнческнаРеспублик(22) Заявлено 19. 12.80 (21 ) 32 18962/25-28 с присоединением заявки Я Гееуйаретеанньй кемнтет СССР не делам нэебретений н открытий.2(088,8) Дата опубликования описания 26.06.82 В, А, Гайский, А. Т. Гопко, А, К, Ерохин и ИЮ, Цемиш Морской гидрофизический институт АН Украинской"С.Р- СА -" 3 с : : , чт ю(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УПРУГИХ ДЕФОРМАБИЙ КОНСТРУКБИИ 1Изобретение относится к измерительной технике, а именно к тензометрическим датчикам деформаций, и может быть использовано при исследованиях полей деформаций на упругих элементах дат 5 чиков давления или других деталях и элементах конструкций.Известно устройство для измерения упругих деформаций конструкций, содержащее набор тензометрических датчиков деформаций и подключенный к ним многоканальный регистратор на базе электронной вычислительной машины 11 .Однако это устройство требует большого числа датчиков и каналов измерения и не обеспечивает при этом высокой точности измерении, так как датчики деформаций размещены в различных точках поля и их сигналы зависят случайным образом от места установки на детали. 20Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для измерения упругих деформаций конструкции,2содержащее набор тензометрических датчиков деформаций, объединенных в группы по нескольку датчиков с различными базами измерения, установленными симметрично относительно общей то псицентра симметрии, и подключенный к дат чикам многоканальный регистратор 21 .Однако и это устройство требует большого числа каналов измерения, включак- ших датчики, линии связи и каналы регистратора, а точность его ограничена иэ-за невозможности размещения групп датчиков на близких расстояниях друг от друга, что необходимо для выявления тонкой структуры поля деформаций.Бель изобретения - повышение точности и сокращение числа каналов измерения.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения упругих деформаций конструкции, содержащем набор тензометрических датчиков деформаций и подключенный к ним многоканальный регистратор, датчики выполнены с3 93переменной по длине чувствиетльностью,изменяющейся соответственно для каждого датчика по его базисной функции, предназначенной для пространственного описания поли упругих деформаций,На Фиг. 1 представлена блок-схемаустройбтва; на фиг. 2 - выполнение даь.чиков с переменной чувствительностьюпо Функциям тригонометрического рядаФурье; на фиг. 3 - то же, по функциямУолшв-Адамара; на фиг, 4 - то же, пофункциям Уолша; на Фиг. 5 - то же, поФункциям Хавра; на фиг. 6 - то же, поФункциям Лежандра первого рода; нафиг. 7 - то же, по импульсным весовымфункциям фильтров низких пространственных частот; на фиг. 8 - по импульсным .весовым функциям полосовых фильтровпространственных частот; нв фиг. 9 -по импульсным вес овым Функциям фильтровнизких пространственных частот в многоканальном варианте.Устройство содержит набор тензометърических датчиков 1, размещенных наконструкции 2 группами из несколькихпараллельно расположенных датчиков ссоответствующими требуемым базиснымфункциям значениями локальной чувствительности Ос, О, О О, 0 по длине упругого элемента М, достигаемыми,например, эа счет профилирования шириныили толщины тензорезисторов, линии 3связи и многоканальный регистратор 4,Устройство работает следующим образом.При появлении локальной деформации в местах установки тенэометрических датчиков 1 на конструкции 2 сигнал с каждого датчика представляет собой как бы сумму сигналов элементарных малобазных тензодатчиков, складываемых с различными весовыми коэффициентами, Выходной сигнал с каждого датчика пред стввляет собой, таким образом, величину, непосредственно характеризующую коэффициенты членов ряда в используемом разложении поля по базисным Функциям, Регистрация сигналов с датчиков 1 осуществляется по линии 3 связи много, канальным регтстратором 4.Выбор определенной системы базисных функций, удобной для описания исходной функции профиля поля упругих деформаций конструкции, в каждом отдельном случае определжгся как видом исходной функции, так н поставленной задачей, Так, например, для гладких периодических функций (измерение профиля поля деформации скручиваемого упругого элемента) одинаковая точность может быть достигнута при меньшем числе членов тригонометрического ряда Фурье, чем при разложении в ряд Уолша и, наоборот, для ступенчатого профиля поля, характерного, например, для сдвигового упругого элемента ступенчатой формы, целесообразно испольэовать Функции Уолша-Адамара.Выбор оптимальной системы Функций позволяет сократить число элементов датчика и, следовательно, упростить устройс тво.С другой стороны, решение многих задач логической обработки информации, где,как правило, предполагается ограниченноеколичество детерминированных классоввходных сигналов, существенно упрощается при использовании для описания сигнала гармонического или другого полногоортогонального базиса, подчеркивающегоинформативные признаки сигнала.В частности, при измерении профиляполя деформации упругого элемента, выбор оптимального базиса позволяет сгруппировать классовые признаки измеряемыхвеличин и упростить проведение измерений.Важнейшим критерием, определяющимперспекстивность устройства, являетсябольшая величина пороговой чувствительности.Таким образом, применение предлагаемого устройства позволяет повыситьточность измерений и осуществить пространственную фильтрацию профиля поля деформаций упругого элемента непосредственно датчиком при упрощенной конструктивной реализации.формула изобретенияУстройство для измерения упругихдеформаций конструкции, содержащее набор тензометрических датчиков деформаций и подключенный к ним многоканальный регистратор, о т л и ч в ю щ е е -с я тем, что, с целью повышения точности и сокращения числа каналов измерения, датчики выполнены с переменнойпо длине чувствительностью, изменяющейся соответственно для каждого датчика .по его базисной функции, предназначеннойдля пространственного описания поля упругих деформаций.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент ФРГ1573700,кл. 0 01 В 7/18, 1966,2. Патент франции2422931,кл, Я 01 В 7/18, 1979 (прототип),15 Ю 2 30 35 4 О 45 5 О 5937998 оставитель Н. ТимошенкоТехред П.Пекарь Корректо аи ишкина едак Заказ 4440 59 Тираж 6 14 По ВНИИПИ Государственного комитета СССпо делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж-З 5, Раушская наб., д. 4/ дписноР филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4