Высокотемпературный тензометр

 

Изобретение относится к измерительной технике и используется для измерения деформации образцов при высокотемпературных испытаниях. Цель изобретения - повышение точности измерений. В высокотемпературном тензометре подвижный установочный зажим закреплен на оси 8, на которой установлен толкатель, выполненный в виде коромысла. В корпусе 1 тензометра расположены два электрода 4, каждый из которых выполнен в виде трубки и емкости 5 с чувствительным токопроводящим элементом 6 в виде расплавляющейся прослойки. Электроды 4 и емкости 5 сообщаются. Плечи коромысла 7 размещены в емкостях 5. Тензометр соединен с измерительной аппаратурой токопроводами 11. При проведении испытаний поворот подвижного установочного зажима на оси 8 вызывает поворот коромысла 7. При этом одно из плеч коромысла погружается в чувствительный токопроводящий элемент 6 и тот заполняет внутреннюю часть электрода 4, уменьшая электросопротивление, а другое плечо выходит из емкости 5 и, следовательно, электросопротивление соответствующего электрода увеличивается. Температурная погрешность суммарного электросопротивления уменьшается, а точность измерений повышается. Высокотемпературный тензометр позволяет повысить точность измерения за счет исключения влияния на электросопротивление электроизмерительной цепи, окружающей тензометр атмосферы, а также за счет уменьшения влияния не поддающихся учету колебаний температуры около заданного уровня. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ COBETCHHK

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 В 7/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

М д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4297098/25-28 (22) 10.08.87 (46) 07.10.90. Бюл. ¹- 37 (72) А.Н. Чижов (53) 531.780.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1401216, кл. G 01 В 7/16, 1988. (54) ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ ТЕНЗОМЕТР (57) Изобретение относится к измеритепьной технике и используется для

„„SU„„1597523 А 1

2 измерения деформации образцов при высокотемпературных испытаниях, Цель изобретения — повышение точности измерений. В высокотемпературном тензометре подвижный установочный зажим закреплен на оси 8, на которой установлен толкатель, выполненный в виде коромысла. В корпусе 1 тензометра расположены два электрода 4, каждый из которых выполнен в виде трубки и емкости 5 с чувствительным токопрово3

1597523

40 разом.

55 дящим.элементом 6 в виде расплавляющейся прослойки. Электроды 4 и емкости 5 сообщаются. Плечи коромысла 7 размещены в емкостях 5. Тенэометр соединен с измерительной аппаратурой токоподводами 11, При проведении испытаний поворот подвижного установочного зажима на оси 8 вызывает поворот коромысла 7. При этом одно из )0 плеч коромысла погружается в чувствительный токопроводящий элемент 6 и тот заполняет внутреннюю часть электрода 4, уменьшая электросопротивление.

l а другое плечо выходит из емкости 5

Изобретение относится к измерительной технике и используется для измерения деформаций образцов при высокотемпературных механических испытаниях.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

На фиг. 1 показан тензометр, общий вид; на фиг, 2 — то же, разрез; на фиг. 3 — сечение А-А на фиг, 2; на фиг. 4 — сечение Б-Б на фиг, 3.

Тензометр содержит корпус 1, подвижный 2 и неподвижный 3 установочные зажимы, электроды 4, каждый из которых выполнен в виде электрически изолированной трубки, емкости 5 с чувствительным токопроводящим элементом 6 в виде расплавляющейся прослойки, толкатель 7, выполненный в виде коромысла, плечи которого размещены в емкостях 5, герметизирующеа приспособление для подвижного зажима 2, выполненное в виде закрепленных на поворотной оси 8 зажима мембранных коробок 9, открытыми торцами поджатых к стенке корпуса оппозитно одна другой, электроизолятор 10 и токоподводы 11. Трубки электродов 4 могут быть выполнены различной формы в зависимости от требуемого диапазона измерений. Наиболее удобной формой. выполнения является спираль-электроды

4 с чувствительным гидропроводящим элементом 6, в их каналах переменное электросопротивление, одинаково изменяющееся по мере изменения полноты заполнения этих каналов, При полностью незаполненных каналах электроды 4 имеют одинаковое наибольшее возможное электросопротивление, а при и, следовательно, электросопротивле- i ние соответствующего электрода увели— чивается. Температурная погрешность суммарного электросолротивления уменьшается, а точность измерений повышается. Высокотемпературный тензометр позволяет повысить точность измерения за счет исключения влияния на электросопротивление электроизмерительной цепи окружающей тензометр. атмосферы, а также за счет уменьшения влияния не поддающихся учету колебаний температуры около заданного уровня. 3 з.п.ф-лы, 4 ил.! полностью заполненных — одинаковое наименьшее возможное. Установочные зажимы 2 и 3 закреплены в корпусе 1 на заданном расстоянии и образуют базу тензометра.

Герметизирующее приспособление исключает проникновение в полость корпуса 1 окружающей его атмосферы, не препятствуя повороту оси 8. На поверхности контакта корпуса 1 с мембранными коробками 9 может быть нанесено покрытие из материала, различающегося при повышенной температуре, например, в виде пленки легкоплавкой керамики, которое при вдавливании в него торцов мембранных коробок 9 повышает герметичность из подвижного соединения с корпусом 1.

Мембранная коробка 9, ось 8, токоподводы 11, находящиеся снаружи корпуса 1, установочные зажимы 2 и 3 могут быть покрыты защитным слоем для предотвращения их взаимодействия с атмосферой. Поворотная ось 8 жестко соединена с подвижным зажимом 2 и толкателем 7. Электроизолятор 10 ис— ключает взаимный электрический контакт плечей толкателя одно с другим и с поворотной осью 8.

Тензометр работает следующим обПеред началом испытаний зажимы 2 и 3 с фиксированным расстоянием между их установочными кромками закрепляют на испытуемом образце. При этом плечи коромысла 7 могут быть предварительно установлены симметрично относительно продольной оси корпуса 1.

Обе измерительные цепи соединяют параллельно посредством токоподводов 11, подключают к регистрирующему прибору, например омметру, и проверяют наличие электрического контакта в цепи.

При необходимости в зависимости от условий испытаний создают в зоне образца с тензометром вакуум или нужную атмосферу с заданным давлением, Нагревают образец с тензометров до температуры испытаний и выдерживают до стабилизации температурного режима, в результате чего чувствительный токопроводящий элемент 6 в виде прослойки расплавляется. При этом благодаря герметизирующему приспособлению в виде мембранных коробок 9 и контролируемой атмосфере в полости корпуса 1 исключено отклонение химического состава прослойки от исходного значения, так как исключено взаимодействие этой прослойки с внешней атмосферой, а следовательно, исключена и погрешность измерения, обусловленная зависимостью электросопротивления прослойки от ее химического состава.

Тензометр готов к работе.

Перед нагружением испытуемого образца измеряют электросопротивление

R0 в измерительных цепях, соединенных параллельно, для получения начальной точки отсчета. Величина электросопротивления каждой из цепей (R< и Rz соответственно) зависит от величины электросопротивлений: R токоподводов 11, К вЂ” прослойки в

1 э канале трубки электрода 4, R — участка трубки электрода 4, заполненного 3 расплавом прослойки и R — участка

3 этой трубки, не заполненного расплавом прослойки. При этом каждое из электросопротивлений R и R, соответствующих равновесному количеству расплава прослоек в каналах каждой из трубок электродов 4, составляеТ 2Ro

В ходе нагружения испытуемого образца по мере его деформирования происходит поворот установочного подвижного зажима 2 на оси 8 на угол clg который связан с величиной деформации 1 образца и радиусом г вращения с установочного подвижного зажима 2 соотношением 1 = r sin dg.

На этот же угол д поворачиваются и закрепленные на оси 8 плечи толкателя, одно из которых погружается

97523 6 в расплав прослойки, а другое извлекается из расплава. Благодаря идентиЧности выполнения и симметричности расположения относительно продольной

5 оси корпуса 1 емкостей 5 с плечами толкателя 7 при перемещении последних в расплавах прослоек происходит одинаковое по величине и разное по знаку изменение уровней этого расплава в электродах 4. Там, где толкатель 7 погружается в расплав прослойки, уровень этого расплава поднимается, а там, где толкатель 7 извлекается из расплава, уровень опускается. Соответственно этому в каждой из трубок электродов 4 изменяется соотношение длин заполненных и нез» foJIHeнных расплавом прослоек участков, что вле20 чет изменение электросопротивления этих трубок. Там, где уровень расплава прослойки поднимается и увеличивается длина участка трубки, заполненного этим расплавом, электросоп25 ротивление уменьшается на некоторую величину, а там, где уровень расплава прослойки опускается и уменьшается длина участка трубки, заполненного этим расплавом, электросопротивление уве3 личивается на эту же величину. При этом из-за отклонения. от равновесного количества расплава прослоек в каналах трубок электродов 4, обеспечивающего исключение температурной

З5 зависимости электросопротивления измерительных цепей в исходном (до деформирования образца) положении,плечей толкателя 7 симметрично относительно продольной оси корпуса 1, в

40 ходе деформирования испытуемого образца в той трубке электрода 4, где электросопротивление уменьшается, при неконтролируемом отклонении темепратуры от заданнрго уровня возникает

45 погрешность d одного знака, обусловленная избытком над равновесным количеством расплава прослойки в канале трубки электрода 4, а в другом электроде, где электросопротивление возрас5О тает, возникает такая же по величине погрешность другого знака, обусловленная недостатком до равновесного количества расплава прослойки в канале трубки электрода 4. Темпера турная погРешность /усуммарного электросопротивления R обеих измерительных цепей (абсолютная погрешность)составляет d = о (, — R )/4R, а относительная погрешность Ф /R

15 соответственно Р /R>.— I(1/R — 1/R ) .

Поскольку в каждой йз измерительных цепей температурная погрешность. электросопротивления зависит от величины отклонения этого электросопротивления от 2R, не имеющего температурной погрешности, то при выполнении тензометра с соответствующей величиной R, максимальное значение d> при заданной температуре измерений может быть обеспечено меньше любой наперед заданной малой величины, а при выполнении измерительных цепей с отношением максимального к минимальному значению электросопротивления меньше

2 относительная температурная погрешность суммарного электросопротивления обеспечена меньше относительной погрешности каждой из измерительных цепей.

По мере деформирования испытуемого образца измеряют суммарное электросопротивление соединенных параллельно измерительных цепей и вычитают из измеренной величины начальное (до деформирования образца) значение электросопротивления этих цепей, в результате чего получают изменение суммарного электросопротивления d Q.

По калибровочным зависимостям

r, s in d ф= а 1 от Д R (функциям пр еобразования тензометра) находят величину дефррмации испытуемого образца при данной температуре, После испытаний при необходимости установочный подвижный зажим 2 приводят в исходное положение и охлаждают тенэометр, после чего он готов к новому циклу измерения.

Высокотемпературный тензометр позволяет повысить точность измерения за счет исключения влияния на электросопротивление электроизмерительной цепи окружающей тензометр атмосферы, 97523 а также за счет уменьшения влияния не поддающихся учету колебаний температуры около заданного уровня.

Формула и з о б р е т ения

1. Высокотемпературный тензбметр

У содержащий корпус из термостойкого электроизолирующего материала, подвижный и неподвижный установочные за10 жимы, электрод, емкость с чувствительным токопроводящим элементом в виде расплавляющейся прослойки, толкатель, связанный с подвижным установочным зажимом, о т л и ч а ю щ и й15 с я тем, что, с целью повышения точности измерений, тензометр снабжен дополнительными электродом и емкостью, каждый из электродов выполнен в виде электрически изолирован20 нои трубки, сообщающейся с соответствующей емкостью, толкатель выполнен в виде коромысла, плечи которого размещены соответственно в емкостях

У а электроды и прослойка выполнены из материалов с различными температурными коэффициентами электросопротивления.

Тензометр по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что материал расплавляющейся прослойки имеет отрицательный температурный коэффициент электросопротивления, а электродыположительный.

"3. Тензометр по и, 1, о т л и ч а35 ю щ и и с я тем, что трубки электродов выполнены в виде спиралей.

4. Тензометр по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что снабжен герме40 тизирующим приспособлением для подвижного зажима, выполненным в виде закрепленных на поворотной оси захвата мембранных коробок, QTKpbITblMH торцами поджатых к стенке корпуса оппозитно одна другой.

1597523

7 б

1597523

Составитель Т. Келенина

Редактор О. 1црковецкая Техред . Л.Олийнык Корректор С. Иевкун й.

Заказ 3039

Тираж 501

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101