Датчик деформаций

Датчик деформаций может найти применение преимущественно при кратковременных динамических испытаниях строительных конструкций и для измерения трещин, возникших при этих испытаниях. Датчик содержит шаровые опоры. Каждая шаровая опора выполнена в виде цилиндрической втулки с основанием. Внутри втулки установлен шаровой элемент. На шаровых элементах жестко закреплены концы упругой измерительной балки. С обеих сторон балки наклеены тензорезисторы. Основания опор жестко закрепляются на испытуемом образце. Для измерения ширины трещин, возникших в процессе испытаний, упругая измерительная балка предварительно протарирована. Шаровые опоры обеспечивают подвижность обоих концов упругой измерительной балки в любых направлениях. Этим исключается влияние параллельности плоскостей при возникших перемещениях и перекосах испытуемого образца под действием нагрузок.

Полезная модель относится к измерительной технике, а более конкретно к устройствам для измерения ширины раскрытия трещин при кратковременных динамических испытаниях строительных конструкций, при технических обследованиях зданий и сооружений.

Известен датчик деформации для определения относительного удлинения образца (конструкция прибора представлена в патенте РФ на полезную модель №58690). Датчик содержит измерительный преобразователь перемещения, подвижный и неподвижный узлы которого крепятся на испытываемом образце на расстоянии, равном величине измерительной базы датчика. Однако прибор, описанный выше, имеет несколько существенных недостатков: использование данного прибора не позволяет автоматизировать сбор информации при испытании конструкции с последующей ее обработкой на персональном компьютере, а также в отдельных случаях не обеспечена безопасность съема показаний датчика, в связи с необходимостью съема данных в непосредственной близости от датчика. Также невозможно использование данного прибора в трудно доступных для визуального наблюдения местах.

Известен также датчик деформации по патенту РФ на изобретение №2280851. Датчик состоит из упругой балочки, один конец которой закреплен на одном из корпусов параллельно с испытываемым образцом, а второй конец балочки опирается на наклонную поверхность закрепленного на втором корпусе клина. Устройство прижима опор к образцу может быть выполнено в виде втулок, закрепленных посредством кронштейнов на каждом из корпусов, оси которых (втулок) перпендикулярны к оси испытываемого образца. Во втулках размещен подпружиненный шток с диаметрально расположенным

штифтом, причем шток своим торцом усилием пружины упирается в испытываемый образец материала, прижимая опоры к образцу. Данное устройство по своей технической сущности наиболее близко к заявляемому в качестве полезной модели и принято за прототип.

Изобретение по патенту №228051 относится к устройствам измерения удлинения испытываемого образца при его растяжении вплоть до разрушения. Для испытания строительных конструкций при кратковременных динамических нагрузках это устройство использовать нежелательно, поскольку оно не сможет выдержать многократные импульсные нагрузки и возникающие перекосы в процессе таких испытаний, следовательно невозможно определить ширину образовавшихся трещин при проведении испытаний.

Задача полезной модели состоит в том, чтобы расширить диапазон испытаний при статических и динамических испытаниях строительных конструкций, в том числе получить информацию об образовавшихся трещинах во время испытаний, одновременно с этим повысить надежность датчика и точность динамических испытаний строительных конструкций.

Технический результат, позволяющий решить поставленную задачу, заключается в исключении влияния изменения параллельности плоскостей при деформации испытуемого образца за счет обеспечения подвижности обоих концов упругой балки в любых направлениях при возникших перемещениях и перекосах испытуемого образца под действием нагрузок, а также в обеспечении свободного перемещения обоих концов балки вдоль ее продольной оси при образовании трещин в испытуемом образце.

Этот результат достигается следующим образом. Заявляемый датчик деформаций, как и прототип, содержит опоры, элементы для неподвижной установки опор, упругую измерительную балку с наклеенными тензорезисторами, установленную с возможностью перемещения. Но в отличие от прототипа опоры выполнены шаровыми, каждая в виде цилиндрической втулки с основанием, внутри которой установлен шаровой элемент, при этом концы упругой измерительной балки жестко закреплены непосредственно на шаровых

элементах, а основания шаровых опор предназначены для установки опор на испытуемом образце. Для измерения ширины образовавшейся трещины упругая измерительная балка предварительно протарированна.

Шаровые опоры позволяют при установке на образец выгнуть балку до необходимой величины. Благодаря наличию шаровых опор и тому, что концы балки жестко закреплены на этих опорах, балка имеет возможность перемещения при испытаниях в любых направлениях и исключается влияние изменения параллельности плоскостей. Шаровые опоры и протарированная балка обеспечивают измерение ширины раскрытия трещины в процессе испытаний.

На фиг.1 изображен заявленный датчик деформаций, вид в плане. На фиг.2 - продольная проекция датчика, изображенного на фиг.1.

Датчик содержит тензочувствительную упругую балку 1, наклеенные на балку тензорезисторы 2. Тензорезисторы 2 наклеены по обе стороны балки 1. Концы измерительной балки 1 жестко закреплены на шаровых элементах 3, 4. Шаровые элементы 3, 4 установлены внутри цилиндрических втулок 5, 6 с основаниями 7, 8, которые закрепляются неподвижно непосредственно на образце.

Описанный датчик работает следующим образом.

Опоры датчика закрепляются на образце, при этом балка устанавливается с начальным выгибом (на чертеже показано пунктирной линией). Далее при деформациях образца, вызванных кратковременными динамическими или статическими нагрузками, основания 7, 8 упругой балки смещаются, изменяя начальный выгиб балки 1. Одновременно с этим шаровые элементы 3, 4 вращаются внутри цилиндрических втулок 5, 6, тем самым, исключая влияние изменения параллельности плоскостей. В наклеенных на измерительную балку тензорезисторах 2 формируется электрический сигнал, пропорциональный величине выгиба измерительной балки 1. Для измерения ширины раскрытия трещин в процессе испытания образца упругая балка предварительно тарируется.

1. Датчик деформаций, включающий опоры, элементы для неподвижной установки опор на испытуемом образце, упругую измерительную балку с наклеенными тензорезисторами, установленную с возможностью перемещения, отличающийся тем, что опоры выполнены шаровыми, каждая в виде цилиндрической втулки с основанием, внутри которой установлен шаровой элемент, при этом концы упругой измерительной балки жестко закреплены непосредственно на шаровых элементах, а основания шаровых опор предназначены для установки опор на испытуемом образце.

2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что упругая измерительная балка предварительно протарирована.