Датчик деформаций

 

ДАТЧИК ДЕФОРМАЦИЙ, содержащий прямоугольную упругую пластину с прорезями и закрепленные на ней тензорезисторы, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерений, прорези ориентированы вдоль диагоналей упругой пластины , концы прорезей расположены на равном расстоянии от центра упругой пластины, а оси тензорезисторов лежат на биссектрисах углов, образован ных прорезями, причем расстояние от центра пластины до центра тензорезистора определено по уравнению Л х en(i44oi) -нт где X - расстояние от центра упругой пластины до центра тензорезистора , мм; f - длина проекции прорези на биссектрису, на которой расположен данный тензорезистор, мм; а - половина расстояние между КОНЦ.-1МИ данной пары прорезей, мм; с ci. - половина угла между той же парой прорезей, рад; (Л Б - максимальная деформация исследуемого объекта, единицы относительной деформации; номинальная деформация тензорезистора , единицы относительной деформации; / S с о,6 ... 1 ,4 J - безразмерный коэффициент, учитывающий неточность изготовления пластины и закрепления тензорезисторов.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А (1Е (И) з(51) С 01 В 7/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ е е (р (+ — g g) нт

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21) 3523287/25-28 (22) 13.12.82 (46) 07.08.84; Бюл. Ф 29 (7 2) В .А. Годзиков с кий (71) Научно-исследовательский и конструкторский институт испытательных машин, приборов и средств измерения масс (53) 531.781.2(088.8) (56) 1. Тензометрия в машиностроении.

Справочное пособие. Под ред. к. т. н.

P.À.Ìàêàðoâà. M.,"ÌàøèíîñòðoåHèå", 1975, с. 246, рис., 136б.

2. Патент США М 3782182, кл. G 01 B 7/18, 1974 (прототип). (54) (57) ДАТЧИК ДЕФОРМАЦИЙ, содержащий прямоугольную упругую пластину с прорезями и закрепленные на ней тензорезисторы, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерений, прорези ориентированы вдоль диагоналей упругой пластины, концы прорезей расположены на равном расстоянии от центра упругой пластины, а оси тенэореэисторов лежат на биссектрисах углов, обраэованных прорезями, причем расстояние от центра пластины до центра тензорезистора определено по уравнению где х — расстояние от центра упругой пластины до центра тензореэистора, мм;

1 — длина проекции прорези на биссектрису, на которой расположен данный тенэореэистор, мм; а — половина расстояние между конц:.ми данной пары прорезей, мм; с — половина угла между той же парой прорезей, рад;

E — максимальная деформация исследуемого объекта, единицы относительной деформации; номинальная деформация тензореэистора, единицы относительной деформации;

/3 Г (0,6...1,4 — безразмерный коэффициент, учитывающий неточность изготовления пластины и закрепления тензореэисторов.

1106

55 (41

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерениям деформаций материалов.

Известно устройство для измерения деформаций, содержащее тензорезисторы, закрепленные на упругой пластине, которая приваривается или приклеивается к поверхности исследуемого объекта (1 3.

Недостатком такого исполнения устройства является то, что его диапазон измерения практически совпадает с диапазоном измерения используемых транзисторов. Поэтому его нельзя применять тогда, когда требуется измерить деформации большие или меньшие диапазона измерения тензорезнстора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является датчик деформаций, содержащий прямо-

20 угольную упругую пластину с поперечными чередующимися прорезями, а тензорезистор наклеен поверх прорезей.

Напряжение в металлической пластине с прорезями выше напряжений в исследуемом объекте, и поэтому она выполняет роль усилителя, что позволяет измерять деформации меньшие, чем номинальные деформации тензорезистора (2).

Недостатком такого устройств является возможность потери устоичивос30 ти пластины ври измерении деформаций сжатия, а также отсутствие возможности измерения деформаций больших, чем номинальная деформация тензорезистора.

Цель изобретения — повышение точ- ЗБ ности измерений путем изменения масштаба измеренных деформаций исполь зуе.мого тензорезистора как при измерении деформаций более низких, так и более высоких, чем номинальная деформация 40 используемого тензорезистора.

Поставленная цель достигается тем, что в датчике деформаций, содержащем прямоугольную упругую пластину с прорезями и закрепленные на ней тензо- 45 резисторы, прорези ориентированы вдоль диагоналей упругой пластины, концы прорезей расположены на равном расстоянии от центра упругой пластины, а оси тензореэисторов лежат 0 на биссектрисах углов, образованных прорезями, причем расстояние от центра пластины до центра тензорезистора определено по уравнению

982 2 где x — расстояние от центра упругой пластины до центра тензорезистора, мм; — длина проекции прорези на биссектрису, на которой расположен данный тенэорезнстор, мм; половина расстояния между концами данной пары прорезей, мм; с(— половина угла между той же парой прорезей, рад; — максимальная деформация исследуемого объекта, единицы относительной деформации; номинальная деформация тензорезистора, единицы относительной деформации;

p = Е (0,6... 1,4 ) - безразмерный ко— эффициент, учитывающий неточность из готовления пластины и закрепления тензорезисторов.

Такое конструктивное исполнение датчика деформаций позволяет согласовать деформацию исследуемого объекта с номинальной деформацией тензореэистора и обеспечить его работу в наиболее оптимальных условиях, благодаря чему н повышается точность измерения.

На фиг.1 показана конструкция датчика; на фиг. 2 — распределение деформаций в пластине вдоль биссектрисы, по которой наклеен тензорезистор.

Датчик деформаций содержит прямоугольную упругую пластину 1 с прорезями 2, и закрепленные на ней тензорезисторы 3. Прорези 2 ориентированы вдоль диагоналей упругой пластины, концы прорезей расположены на равном расстоянии 2и от центра пластины.

Расстояние х от центра 0 пластины до центра тензореэистора 3 определено по уравнению (1). Датчик крепится к объекту 4.

Датчик работает следующим образом.

Упругая пластина 1 деформируется совместно с объектом 4. Вследствие того, что прорези 2 делят упругую пластину на сектора треугольной формы, деформация пластины вдоль биссектрисы угла, образованного прорезя-ми, будет распределена неравномерно.

Деформация пластины больше деформации объекта в ее центре и меньше на периферии пластины (фиг. 2). Тензорезистор 3 расположен в той зоне, где деформация пластины соответствует номинальной деформации тензорезистора. Место расположения тенэорезистора выбирают по уравнению (1) 1106982 к(с) х

Фиг. Г

И61ИПИ Заказ 5743/27 Тираж 587 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород,ул.Проектная, 4 в соответствии с условиями работы датчика, т,е. в соответствии с тем, необходимо ли усиление или ослабление деформаций, передаваемых с исследуемого объекта. Форма контура пластины не имеет решающего значения, она мо.жет быть и круглой или иметь форму симметричного многоугольника, это не окажет влияния на ее работу и методику определения места тензорезис1О тора.

Такое выполнение датчика позволя" ет расширить диапазон измеряемых дег формаций исследуемого объекта от 10 до 10 единиц относительной деформации, что примерно на порядок больше диапазона, охватываемого известными устройствами.

Закрепление тензорезистора на упругой пластине в зоне, соответствующей его номинальной деформации, повы шает точность измерения.

Кроме того, при измерении деформа-. ции сжатия упругая пластина не потеряет устойчивости, так как действующие при этом напряжения в ортогональном направлении создают поддерживающие усилия через соответствующие сектора.