Преобразователь внутренних механических напряжений
ОП ИС ивовою
К АВТОРСКОМУ С
726445
Союз Советеиик
Социалнетнчееинк
Республик (6! ) Дополнительное к авт. (22) Заявлено 1 8.12.78 (2 с присоединением заявки М . (23) Приоритет—
Опубликовано 05.04.
Дата опубликования
М. Кл.
G 01 L 1/16
Гооудеротвеннмй комитет
СССР ао делам изобретений и открытий
УДК 531.781 ° (088.8) (72) А втор изобретения
С. В. Лесковец (71) Заявитель
Новополоцкий попнтехническнй институт (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВНУТРЕННИХ
МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ
Изобретение относится к технике иэ мерения механических напряжений и . может быть использовано для исследова- ния напряженного состояния внутри сред с любыми физико-механическими свойст
Фамя, включая вязко-упругие и пластн5 ческие среды.
Известны различные конструкции пре обраэователей, состоящих из чувствнтель ного и снлопередающих элементов, поме»
0 1О шенных в корпус. Чувствительный элемент в таких устройствах является снло воспринимающим и выполняется в виде пьезотрансформатора, нагружаемого нз меряемым усилием f11 15
Наиболее близким по технической сущ ности к изобретению является устройство для измерения усилия, содержащее корпус, силопередающий элемент, пьезоэлемент, опирающийся на опоры по контуру a снаб. женный системой электродов, подключенных к системе возбуждения н измерительному прибору 21.
Недостатком известного устройства является низкая н неравномерно распределенная жесткость по радиусу преобразователя, определяемая деформацией изгиба пьезоэлемента, иэ еа чего это уст» ройство имеет малый модуль упругости, что вносит большие погрешности в изме» рение напряженного состояния нелиней» ных сред, например бетона, а также отграничивает диапазон измеряемых напряже ний.
Цель изобретения - повышение точности и расширения диапазона измерения, Это достигается тем, что силопередающий элемент выполнен в виде двух цент» ральных дисков и двух концентрнчных дискам колец различной жесткостн, а пьезоэлемент выполнен в виде кольца с ножевыми опорами на внутреннем и наружном диаметрах и размещен в кольце» вом пазу, выполненном в месте соединения колец и дисков снлопередающего элемента, прн этом жесткость каждого диска выбрана равной жесткости кольца, концентричного другому диску.
445
726
На чертеже схематически изображено предложенное устройство.
Преобразователь имеет пьезоэлемент
------1 с системой электродов, корпус 2 и силопередающие элементы 3 и 4; В ка честве силовоспринимающих элементов могут быть применены материалы с различными модулями упругости, например сталь и оргстекло, или один материал, но на одной из половин могут быть выполнены кольцевые проточки. Пьезоэлемент выполнен в виде кольца, в котором установлен силопередающий элемент 4, а элемент 3 установлен по периметру пьезоэлемента. Опирание пьезоэлемента предусмотрено по внутреннему и наружному диаметрам в виде ножевых опор 5.
Конструкция схемы возбуждения и из
I мерения определяется материалом пьезоэлемента, Пьезоэлемент при этом возбуждается на радиальной моде колебаний или на моде колебаний по толщине.
При использовании пьезокерамики пьезоэлемент выполняется в виде пьезотрансформатора, а схема возбуждения решается в виде отдельно питающего
-одну пару электродов генератора и измерительного прибора вольтметра, подключенного ко второй паре электродов. При выполнении пьезоэлемента из кварца он снабжается одной системой электродов, подключаемой к автогенератору, в цепи которого он является параметрическим задающим элементом, при этом измерительным прибором служит частотометр.
Преобразователь работает следующим образом.
При подключении выводов 6 к системе возбуждения и воздействии внутренних механических напряжений, нормальных к плоскости преобразователя, силопередающие элементы 3 и 4 сжимаются, причем сильнее деформируется та часть элемента, которая имеет меньшую жесткость. Но так как каждый из силопередающих элемейтов установлен зеркально жесткости другого элемента, то сумма разностей деформаций частей элементов будет являться деформацией пьезоэлемента. Она обеспечивается механическим контактом силопередающих элементов 3 и 4 с пьезоэлементом 1 по узлам его колебаний. Деформация пьезоэлемента вызывает изменение частоты его колебаний или амплитуды выходного напряжения, Корпус 2 служит для перераспределения усилия между: отдельными склопередающими элементами и посредством воздушного зазора 7 защищает конструкцию от действия боковых напряжений. Установка в корпусе одновременно с пьезоэлементом четырех силопередающих элементов, которые являются понижающими механическими трансформаторами оси лия на пьезоэлемент, существенно увеличивает общую жесткость преобразователя и расширяет диапазон измерения. Расположение одного из силопередающих элементов в центре пьезоэлемента, а другого по его периметру позволяет уменьшить изменения радиальной жесткости преобра зователя, что способствует повышению точности измерения.
Формула изобретения
Преобразователь внутренних механических напряжений, содержащий корпус, силопередающий элемент, пьезоэлемент, опирающийся на опоры по контуру и снабженный системой электродов, подключенных к системе возбуждения и измерительному прибору, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерения, в нем силопередающий.элемент выполнен в виде двух центральных дисков и двух кон- центричных дискам колец различной жесткости, а пьезоэлемент выполнен в виде кольца с ножевыми опорами на внутреннем и наружном диаметрах и размещен в
40 кольцевом пазу, выполненном в месте соединения колец и дисков силопередающего элемента, при этом жесткость каждого диска выбрана равной жесткости кольца, концентричного другому диску.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
% 513276, кл. G 01 L 1/16, 29. 07. 74.
2. Авторское свидетельство СССР
М 501305, кл. G 01 L 1/16, 1 2.09,74. (прототип) .
726445
Составитель А. Северин
Редактор Т. Клюкина ТекРед M. KeneMeru Корректор Н, Степ
Заказ 647/34 Тираж 1019 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
