Способ измерения деформаций и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к методам и средствам измерения деформаций и может быть использовано при статических и динамических испытаниях конструкций. Цель изобретения - повышение точности измерения в условиях воздействия переменных температур, что достигается нанесением на поверхность контролируемого объекта чувствительного к деформациям активного диэлектрического материала и формированием двух электродов для подачи на них напряжения поляризации, соответствующего максимальному значению диэлектрической проницаемости, и измерением на переменном токе емкости полученного при этом конденсатора. Повышение точности измерения деформаций достигается за счет использования активного диэлектрического материала в качестве чувствительного элемента, сосредоточенного в ограниченном объеме, что снижает влияние градиентов температур и термоударов, и работающего в широком температурном диапазоне, а также обеспечивающего более высокую чувствительность к измеряемой деформации благодаря проведению измерений в области максимальных значений его диэлектрической проницаемости. Способ и устройство позволяют регистрировать относительные величины деформаций менее 10<SP POS="POST">-6</SP>, а также с большей достоверностью регистрировать сложное напряженное состояние конструкций при проведении прочностного эксперимента, а также при натурных испытаниях и эксплуатации в условиях изменяющихся температур. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s О 01 В 7/22

ГОСУДАРСТВЕHHblй КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОП ИСАН И Е И ЗОБ РЕТЕ H ИЯ

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4031347/28 (22) 03,03.86 (46) 15.07.91. Бюл. М 26 (72) А. И, Адонин, В, Н. Москвин, А, H. Серьезнов и В. П. Стариков (53) 531,781.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hb 842397, кл. 6 01 В 7/20, 1979. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к методам и средствам измерения деформаций и может быть использовано при статических и динамических испытаниях конструкций. Цель изобретения — повышение точности измерения в условиях воздействия переменных температур, что достигается нанесением на ,поверхность контролируемого обьекта чувствительного к деформациям активного диэлектрического материала и формированием двух электродов для подачи на них напряжения поляризации соответствующего максимальному значению диэлектричеИзобретение относится к методам и средствам измерения деформаций и может быть использовано в машиностроении при статических и динамических испытаниях конструкций, Цель изобретения — повышение точности измерения в условиях воздействия переменных температур.

Цель достигается тем, что на поверхность контролируемого обьекта наносят чувствительный к деформациям материал, формируют два электрода для измерения

его электрофизического параметра, измеря-

„„5Ц„„16634 iO Al ской проницаемости, и измерением на переменном токе емкости полученного при этом конденсатора. Повышение точности измерения деформаций достигается за счет использования активного диэлектрического материала в качестве чувствительного элемента, сосредоточенного в ограниченном обьеме, что снижает влияние градиентов температур и термоударов, и работающего в широком температурном диапазоне, а также обеспечивающего более высокую чувствительность к измеряемой деформации благодаря проведению измерений в обла-. с.r;> максимальных значений его диэлектрической проницаемости. Способ и устройство позволяют регистрировать относительные величины деформаций менее

10 б, а гакже с большей достоверностью регистрировать сложное напряженное состояние конструкций при проведении прочностного экспериментэ, а также при натурных испытаниях и эксплуатации в условиях изменяющихся температур. 1 и. флы, 2 ил. ют этот параметр и по этим данным определяют деформацию обьекта. à s качестве чувствительного к деформации материала используют активный диэлектрический материал. Подают Hd электроды постоянное напряжение поляризации, соответствующее максимальному значению диэлектрической проницаемости, В качестве измеряемого электрофизического параметра используют абсолютное значение диэлектрической проницаемости, а измерение этого значения осуществляют путем измерения на переменном токе емкости конденсатора, образованного электродами с

1663410 расположенным между ними участком слоя активного диэлектрического материала.

В устройстве для измерения деформаций, содержащем слой чувствительного к деформации материала и два электрода, размещенные. в этом слое, слой чувствительного к деформации материала выполнен иэ активного диэлектрического материала, а электроды размещены на обе- их боковых поверхностях этого слоя.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства, реализующего способ измерения деформаций; на фиг. 2 — график зависимости относительного изменения емкости дС от величины деформации r для различного напряжения и поляризации материала ЦТС-19, Устройство для измерения деформаций (фиг. 1) содержит источник 1 постоянного напряжения, соединенный с входом регулятора 2 величины поляриэующего поля. 8ыход регулятора 2 соединен с электродами 3, между которыми размещен слой 4 активного диэлектрического материала, например, пьезокерамики. При этом электроды 3 размещены на двух боковых сторонах слоя 4 на главной оси деформаций и образуют конденсатор с расположенным между ними участком слоя 4 активного диэлектрического материала, Электроды 3 образуют со слоем 4 диэлектрика единую конструкцию, которую закрепляют клеевым соединением

5 на контролируемом участке конструкции

6. Электроды 3 подключены к соединенным последовательно согласующему устройству

7, усилителю 8 переменного напряжения и измерительному блоку 9.

Способ осуществляют с помощью описанного устройства следующим образом, При подаче поляризующего напряжения с источника 1 постоянного напряжения через регулятор 2 величины поляризующего поля Е на электроды 3 изменяются электро фиэические параметры слоя 4 активного диэлектрического материала. В частности, увеличивается значение диэлектрической проницаемости е пропорционально подаваемому напряжению О на электроды 3, Это приводит к увеличению емкости С конденсатора, образованного электродами с расположенным между ними участком слоя 4 активного диэлектрического материала. Величина емкости С зависит от геометрических параметров конденсатора (расстояния между электродами) и диэлектрической проницаемости о материала. В свою очередь изменение диэлектрической проницаемости и определяется величиной деформации г контролируемого иэделия 6, которая

45 диэлектрический материал, подают на электроды постоянное напряжение поляризации, соответствующее максимальному значению диэлектрической проницаемости, в качестве измеряемого электрофизическо50

40 передается от него к преобразователю через клеевое соединение 5, Чем больше начальная величина емкости С (соответственно а ), тем большее абсолютное ее изменение будет происходить при . деформации r, Измерение емкости С конденсатора проводят на переменном токе, Сигнал, пропорциональный изменению емкости д С, через согласующее устройство 7 усиливают усилителем 8 и регистрируют измерительным блоком 9.

Повышение точности измерения деформаций достигается за счет использования активного диэлектрического материала в качестве чувствительного элемента, сосредоточенного в ограниченном объеме, что снижает влияние градиентов температур и термоударов, и работающего в широком температурном диапазоне, а также обеспечивающего более высокую чувствительность к измеряемой деформации благодаря проведению измерений в области максимальных значений его диэлектрической проницаемости, Способ и устройство позволяют регистрировать относительные величины деформаций менее 10 . а также с большей достоверностью регистрировать сложное напряженное состояние конструкций при проведении прочностного эксперимента, а также натурных их испытаниях и эксплуатации.

Формула изобретения

1. Способ измерения деформаций, заключающийся в том, что на поверхность контролируемого объекта наносят чувствительный к деформации материал, формируют два электрода для измерения его электрофизического параметра, измеряют этот параметр и по этим данным определяют деформацию объекта, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности в условиях воздействия переменных температур, в качестве чувствительного к деформации материала используют активный го параметра используют абсолютное значение диэлектрической проницаемости материала, а измерение этого значения осуществляют путем измерения на переменном токе емкости конденсатора, образованного электродами с расположенным между ним участком слоя активного диэлектрического материала.

2. Устройство для измерения деформаций, содержащее слой чувствительного к деi 663410 й;%

Составитель Н.Тимошенко

Техред М.Моргентал Корректор С.Черни

Редактор М.Товтин

Заказ 2256 Тираж 389 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат ",Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 формации материала идва электрода, разме- териала выполнен из активного диэлектрищенные в этом слое, о т л и ч а ю щ е е с я тем, . ческого материала, а электроды размещены что слой чувствительного к деформации ма- на обеих боковых поверхностях этого слоя.