Тензометрическое устройство

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП И о»781554

САН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВЯДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М К 3 (22) Заявлено 040179 (21) 2711562/25-28 с присОединением заявки Мо (23) Приоритет

G 01 В 7/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий. Опубликовано 2311фЦ Бюллетень bio 43

Дата опубликования описания 231180 (53) УДК 531.781. . 2 т 539. 3 (088. 8) (72) Автор изобретения

A.È,Ãoí÷àðoâ

Ордена Ленина институт физики Земли им. О.Ю.Шмидта АН СССР (71) Заявитель (54) ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

Поставленная цель достигается тем, что тензодатчик выполнен из мангани26 новой проволоки, и устройство снабжено тенэодатчиком, выполненным из константановой проволоки с диаметром, Равным манганиновой, вход соединен со входом манганинового тензодатчи25 ка и через реэделительную емкость подключен к средней точке делителя напряжения, выход константанового тензодатчика подключен через накопительную емкость к аноду электрон3{) ного ключа, а выход манганинового

Изобретение относится к технической физике, в частности к тензометрическим устройствам, и может быть использовано для измерения динамических давлений, возникающих, например, в массиве горной породы под действием волн сжатия, обусловленных взрывом.

Известно тензометрическое устройство, содержащее источник питания, к которому подключен проволоч- ный тензодатчик с электронным ключем, и регистратор (11.

Однако это устройство плсзхо защищено от помех и не может измерять динамические давлений, так как колебание сопротивления проволоки от воздействия давления соизмеримо с колебанием сопротивления этой проволоки от ее деформации при изменении длины.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является тензометрическое устройство, содержащее источник питания, электронный ключ, анод которого подключен к выходу источника питания через ограничительный резистор, делитель напряжения, подключенный к тому же выходу источника питания, проволочный тензодатчик, вход которого подключен через резистор и накопительную емкость к аноду электронного ключа, а выход— к катоду, разделительную емкость, Г подключенную к средней точке делителя напряжения и к входу тензодатчика, диод, регистратор и резистор утечки, подключенный к регистратору и к аноду диода, катод которого соединен со средней точкой делителя напряжения t 2) .

Однако это устройство не может измерять динамические давления с достаточно высокой точностью.

Цель изобретения — измерение дина15 мических давлений и повышение точнос ти измерения.

7В1554

4 тензодатчика соединен с катодом эле ктронного ключа.

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема устройства.

Устройство содержит источник" 1 питания, электронный ключ 2," айод которого подключен к источнику 1 питания через ограничительный резистор 3, делитель напряжения, обр-Иовайййй ре-" эисторами 4 и 5, подключенный к- Тойу же выходу источника 1 питания, тензо" датчик б, вйполненный из манганиновой проволокй, и тенэодатчик 7,выполненный из константановой проволоки с диаметром равным манганиновой и уложенной так, чтобы манганиновая и" койстантановая проволоки не находились в кон такте. Вход манганиноваго Тейэодатчика б соединен со.входом константанового тейзодатчика 7 и" через раэделйтельную емкость 8 подкпючен "к "средней" точке делителя напряжения, образованного резисторами 4 и 5. Выход манганиново "го" råÿçîäàò÷èêà б соединен с катодом электронного ключа 2, а выход константанового тенэодатчика 7 подключен через накопительную емкость 9 к аноду электронного ключа 2.

Средняя точка делителя напряжения (резисторы 4 и 5) подключена к катоду диода 10, к аноду которого подключены резистор 11 утечки и коаксиальный кабель 12, соединенный со входом регистратора 13.

Устройство работает следующим образом.

В состоянии готовности накопительйая емкость 9 заряжена от источника

1 питания, "электронный ключ 2 заперт, и на делителе напряжения, образован його резисторами 4 и 5, выделяется йостоянное положительное напряжение, запирающее диод 10.

При этом в коаксиальном кабеле 12 и на входе регистратора 13 нет никакого напряжения.

В момент подачи эапускаюшего сиггала на электронный ключ 2, последний открывается и через тенэодатчики б и 7 течет ток.При этом напряжение, снимаемое со средней точки делителя, образованного тензодатчиками б и 7, отпирает диод 10, и полезный сигнал от тенэодатчиков подается через коаксиальный кабель 12 на вход регистратора 13. Этот полезный сигнал зависит только от давления и не зависит от деформации тензодатчиков. ь 0= — Е)Ь Р) / т.е.. выходной полезный сигнал эави4О сит только от давления и не зависит от деформации тензодатчиков.

Использование предложенного устройства позволяет полностью сохранить важное свойство манганина — линейную

45 зависимость сопротивления манганина от давления. Так как данное устройство не чувствительно к деформации, то точность измерения давления значительно повышается.

При этом конструктивно датчик давления может быть выполнен в виде стержня из эпоксидной смолы,в котором заделан манганиново-константановый чувствительный элемент. Характеристика направленности такого датчика близка к сферической.

При измерении этим датчиком давления, например в массиве горной породы, он вставляется в пробуренный в породе шурф.

Форй3 ла изобретения, Тензометрическое устройство, содерб5 жащее источник питания, электронный

Действительно, под действием динамического давления (волны сжатия)соп ротивление манганинового датчика может быть представлено в виде

R = R (1 + Р) ° f(f), (1) где R — сопротивление манганийового

1 тензодатчика, Ra — начальное сопротивлейие мангайинового тензодатчика, — коэффициент пьезореэистйвности манганина;

P — давление;

Х (Ь) — некоторая функция, зависящая только от деформации манганиновой проволоки.

Поскольку коэффициент пьезореэис5 тивности KQHcTaHTaHa значительно ниже коэфФицйента пьезорезистивности

-манганина, то им можно пренебречь. Тогда сопротивление константанового тензодатчика составляет:

R = Во ° f ((), (2)

® где  — conpoTHBJIeHHe константанового тензодатчика, R0 - начальное сопротивление константанового тензодатчйка;

15 f (Е) — некоторая функция, зависящая только от деформации константановой .проволоки. Ввиду того,что у константана и манганина плбтность, модуль юнга и скорость звука близки друг к другу, то можно считать, что

f(E.) = f((E ) = f(6 ) (3)

Re = Ro = Ro (4)

Полезный сигнал, получающийся в результате воздействия давления на оба йенэодатчика б и 7, находящихся в одинаковых условиях, составляет

ЗО После подстановки в формулу (5) выражений R, и R из формул (1) и (2) с учетом формул (3) и (4) и после преобразований и пренебрежения величинами второго порядка малости полуЗ5 чаем

781554

Составитель О. Мельникова

Редактор A. Судын Техред,Ж. Кастелевич Корректор M. Пожо

3ак аз 8110/40 Тираж 801 Подписной

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

iggpp

Филиал ППП Патент, r Ужгород, ул.,Проектная,4

Г ключ, анод которого подключен к выходу источника питания через ограничительный резистор, делитель напряжения, подключенный к тому же выходу источника питания, проволочный тенэодатчик, разделительную и накопительную емкость, диод, регистратор и резистор утечки, подключенный к регистратору и к аноду диода, катод которого соединен со средней точкой делителя напряжения, отличающееся тем,что, с целью измерения динамических давлений и повьзаения точности измерений, тензодатчик выполнен из манганиновой проволоки,и устройство снабжено тензодатчиком, выполненным иэ константановой проволоки с диаметром, равным манганиновой, вход соединен со входом манганинового тензо цатчика и через разделительную емкость подключен к средней точке делителя напряжения выход константано1 вого тензодатчика подключен через накопительную емкость к аноду электронного ключа, а выход манганинового тензодатчика соединен с катодом электронного ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Физика горения и взрыва. М., 1971, 9 4, с. 613-615.

2. Авторское свидетельство СССР

9 586318, кл. G 01 В 7/16, 1977 !

5 (прототип).