Закладной датчик деформации

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ii)968592 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 23.05.78 (21) 2622566/25-28 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (5!) М.К, G 01 В 7/16

Государственный комитет

СССР (53) УДК 531.781..2 (088.8) Опубликовано 23.10.82. Бюллетень № 39

Дата опубликования описания 28.10.82 ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Ю. Л. Сирота и А. П. Екимов

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени- научно;, > исследовательский институт им. Б. Е. Веденеева (7I ) Заявитель (54) ЗАКЛАДНОИ" ДАТЧИК ДЕФОРМАЦИИ

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерению деформаций электрическими средствами. Оно предназначено для определения деформаций в теле моделей сооружений при их испытаниях.

Известен закладной датчик деформаций, содержащий упругий чувствительный элемент и преобразователь деформаций. Упругий чувствительный элемент выполнен в виде винтовой пружины с диском на одном из торцев и пластичной цилиндрической оболочки, охватывающей пружину и закрепленной одним краем на диске. Преобразователь перемещений выполнен,в виде дифференциальнотрансформаторного преобразователя, корпус которого соединен с винтовой пружиной и оболочкой, а подвижный сердечник преобразователя связан с диском пружины (1) .

При таком выполнении закладочного датчика когда одна его часть — корпус преобразователя — является жесткой, недеформируемой, а другая часть — упругий чувствительный элемент — деформируется, возникают искажения однородности поля механических напряжений и деформаций в контролируемой среде вокруг датчика. Вследствие этого в результатах измерений появляется погрешность, не учитывавшаяся при терировке датчика.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является закладной датчик деформации, содержащий упругий чувствительный элемент с замкнутой полостью и преобразователь деформаций в электрический сигнал, размещенный в полости упругого чувствительного элемента.

Упругий чувствительный элемент датчика выполнен из стали, а преобразователь деформаций в электрический сигнал выполнен в виде стержня, соединенного концами с краями полости. Часть длины стержня изготовлена из стали, а часть длины — из материала с малым модулем упругости. На этом

15 последнем участке длины стержня размещены рабочие тензорезисторы.

При таком выполнении датчика, когда с контролируемой средой соприкасается лишь однородно деформируемый упругий чувствительный элемент, отсутствуют искажения однородности поля механических напряжений и деформаций (2).

Однако при использовании известного датчика для измерения деформаций в моделях сооружений, изготовленных из упруго968592 пластических материалов с малым модулем упругости, точность результатов оказывается невысокой. Это объясняется высокой жесткостью датчика, по сравнению с жесткостью окружающего его материала, что вызывает искажение первоначального поля механических деформаций и напряжений в модели.

Цель изобретения — повышение точности результатов измерений при испытании моделей сооружений из упруго-пластических материалов.

Указанная цель достигается тем, что в закладном датчике деформаций, содержащем упругий чувствительный элемент с замкнутой полостью и преобразователь деформаций в электрический сигнал, размещенный в полости упругого чувствительного элемента, упругий чувствительный элемент выполнен из материала модели, преобразователь деформаций в электрический сигнал выполнен дифференциально-трансформаторным, корпус которого всей своей поверхностью соединен с поверхностью полости упругого элемента, а подвижный сердечник этого преобразователя прикреплен к упругому чувствительному элементу.

При таком выполнении закладного датчика обеспечивается его малая жесткость, близкая к жесткости окружающей среды благодаря выбранному материалу упругого чувствительного элемента и выбору дифференциально-трансформаторного преобразователя деформации, не оказывающего сопротивления при измерении деформаций.

На чертеже показан, закладной датчик де формации, разрез.

Датчик содержит упругий чувствительный элемент 1 с замкнутой полостью, выполненный из материала модели. В полости упругого элемента размещен преобразователь деформации в электрический сигнал, связанный с упругим элементом. Преобразователь выполнен в виде дифференциально-трансформаторного преобразователя. Он состоит из корпуса, включающего два ферритовых чашечных сердечника 2 и крышку 3, каркас с обмотками 4, и подвижный ферритовый сердечник 5 со штоком 6.

Корпус соединен всей своей поверхностью с поверхностью полости упругого элемента 1

Подвижный ферритовый сердечник 5 преобразователя прикреплен к упругому элементу

1 своим штоком 6 с помощью диска 7 на его конце.

Для обеспечения возможности изготовления упругого чувствительного элемента 1 путем отливки в форму с размещенным в ней собранным дифференциально-трансформаторным преобразователем к диску 7 и сердечнику 2 прикреплена торцами защитная втулка 8 из материала, близкого по модулю упругости к материалу чувствительного элемента.

Датчик деформации работает следующим образом.

Перед помещением датчика в модель его тарируют, снимая зависимость выходного сигнала от измеряемых деформаций. Затем датчик помещают в форму модели и заливают тем же упруго-пластическим материалом, из которого был выполнен упругий чувствительный элемент 1 датчика. Благодаря одинаковости материала модели и уг ругого

1р чувствительного элемента 1 обеспечивается хорошее их соединение.

После затвердевания модели и подготовки ее к испытаниям электрические концы обмоток 4 преобразователя подсоедин яют к измерительной аппаратуре. При возникновении деформации модели они воспринимаются упругим чувствительным элементом, а затем и дифференциально-трансформаторным преобразователем, выдающим выходной электрический сигнал, пропорциональный измеря2р емым деформациям.

Так как жесткость датчика близка к жесткости окружающей его среды, то отсутствуют искажения поля механических напряжений и деформаций. Это позволяет судить о деформациях в модели по тарировочной зависимости для выходного сигнала с удовлетворительной точностью.

Повышение точности результатов измерений при использовании предлагаемого закладного датчика деформаций позволяет позр высить точность прогноза прочности гидротехнических и иных сооружений.

Формула изобретения

Закладной датчик деформации, содержащий упругий чувствительный элемент с замкнутой полостью и преобразователь деформаций в электрический сигнал, размещенный в полости упругого чувствительного

4р элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения точности результатов измерений при испытании моделей сооружений из упpyro-пластических материалов, упругий чувствительный элемент выполнен из материала модели, преобразователь деформаций в элек

4> трический сигиал выполяея диффереНциально-трансформаторным, корпус которого всей своей поверхностью соединен с поверхностью полости упругого чувствительного элемента, а подвижный сердечник этого преобразователя прикреплен к упругому чувствительному элементу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 216360, кл. G 01 В 7/16, 1968.

55 2. Авторское свидетельство СССР № 214190, кл. G 01 В 7/16, 1967 (прототип).

968592

Составитель Ю. Востриков

Редактор Н.,Лазаренко Техред И. Верес Корректор М. Шароши

Заказ 8142/66 Тираж 6! 4 Под нисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4