Способ градуировки тензорезисторов при низких температурах и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при испытаниях средств измерения деформации , Сущность: тензорезисторы устанавлиИзобретение относится к испытательной технике, а именно к технике градуировки тензорезисторов при низких температурах, и может быть использовано при испытаниях средств измерения деформаций . Целью изобретения является повышение точности за счет обеспечения градуивают на чувствительный элемент, прикладывают к нему усилие растяжения в направлении продольной оси, измеряют выходной сигнал тензорезисторов и соответствующую ему деформацию чувствительного элемента и по измеренным величинам производят градуировку тензорезисторов. Устройство содержит корпус, размещенные в нем криостат с жестко закрепленной пассивной тягой и чувствительным элементом, внешняя поверхность которого предназначена для закрепления градуируемых тензорезисторов , а один из концов связан с пассивной тягой, механизм нагружения с активной тягой, соединенной с другим концом чувствительного элемента, и отсчетный узел. Устройство снабжено шлицевой втулкой , установленной на торце пассивной тяги с возможностью поворота относительно ее оси, шлицевым валом, установленным во втулке коаксиально ей с возможностью перемещения вдоль ее оси и поворота относительно оси, гибким тросом, намотанным на шлицевую втулку, и гирями, предназначенными для поочередного взаимодействия с соответствующим концом троса, а механизм нагружения и активная тяга шарнирно соединены с соответствующими торцами шлицевого вала. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. ровки тензорезисторов не только при растяжении , но и сжатии, Поставленная цель достигается тем, что тензорезисторы устанавливают на чувствительный элемент, выполненный в виде цилиндрической трубки постоянного сечения, прикладывают к чувствительному элементу усилие растяжения в направлении его просл g о со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 В 7/18

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4929175/28 (22) 13.03.91 (46) 15.08.93, Бюл. М 30 (71) Научно-производственное объединение

"Всесоюзный . научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений" (72) Л.Л.Дубровин (73) Л.Л.Дубровин (56) Дайчик М,Л. и др. Методы и средства натурной тензометрии. М„.Машиностроение, 1989. с.37, Дубровина Л Л, и др. Использование тензорезисторов для измерения механических напряжений и деформаций в условиях . криогенных температур и сильных магнитных полей. Сб. Расчеты на прочность. M.:

Машиностроение, 1983, с.126-130.

Авторское свидетельстцо СССР

М 847006, кл. 6 01 В.7/18. 1979. (54) СПОСОБ ГРАДУИРОВКИ ТЕНЗОРЕЗИСТОРОВ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при испытаниях средств измерения деформации, Сущность: тензорезисторы устанавлиИзобретение относится к испытательной технике, а именно к технике градуировки тензорезисторов при низких температурах, и может быть использовано при испытаниях средств измерения деформаций.

Целью изобретения является повышение точности за счет обеспечения градуи,, ЯЫ,, 1835046 АЗ вают на чувствительный элемент, прикладывают к нему усилие растяжения в направлении продольной оси, измеряют выходной сигнал тенэорезисторов и соответствующую ему деформацию чувствительного элемента и по измеренным величинам производят градуировку тензорезисторов.

Устройство содержит корпус, размещенные в нем криостат с жестко закрепленной пассивной тягой и чувствительным элементом, внешняя поверхность которого предназначена для закрепления градуируемых тенэорезисторов, а один из концов связан с пассивной тягой, механизм нагружения с активной тягой, соединенной с другим концом чувствительног0 элемента, и отсчетный узел. Устройство снабжено шлицевой втулкой, установленной на торце пассивной тяги с возможностью поворота относительно ее оси. шлицевым валом, установленным во втулке коаксиально ей с воэможностью перемещения вдоль ее оси и поворота относительно оси, гибким тросом, намотанным на шлицевую втулку, и гирями, предназначенными для поочередного взаимодействия с соответствующим концом троса, а механизм нагружения и активная тяга шарнирно соединены с соответствующими торцами шлицевого вала. 2 с,п. ф-лы, 1 ил. ровки тензорезисторов. не только при растяжении, но и сжатии, Поставленная цель достигается тем, что тензорезисторы устанавливают на чувствительный элемент, выполненный в виде цилиндрической трубки постоянного сечения, прикладывают к чувствительному элементу усилие растяжения в направлении его про1835046 до,ьнай аси, измеря1о", выходной сигнал тензорезисторов,cooтветству1ощую ему деформацию чувствительнога элемента и по измереннь1м величинам производят градуировку тензорезистОрОВ, причем испытуемые тензорезисторы устанавг1ивают под углом к продольной оси чувствительного эг1емента, на который параллельно его продольной оси устанавливают дополнительно контрольные тензорезиcTopi I с известной чувствительностью, после приложения усилия растя>кения измеря1ат выходной сигнал контрольных тензорезисторов, после чего закручивают чувствительный элемент поочередно в противоположные стороны и соз,alor в 1-1о углову1о деформаци1о разного, знг)ка, из1 1зряют ВыхОднОЙ сигнал тензоре зисторов и соответствующу1о ему угловую деформацию чувстви1ельного элемента в направлении главной оси тензорезистара, а градуировку тензорезисторав производят с учетам измеренных величин.

Описанньй способ реализуется с помощью устройства, содержащего корпус, размещенные в нем криостат с жестко закрепленной пассивной тягой, установленный в криостате чувствительный элемент, внешняя поверхность которого предназначе1-:и для закрепления гг>адуируемых тензорезисторов, а один из концов соединен с пассивной тягой, механизм нагружения с активной TAI ой, саецинег1наи о другим KOHцим ",. Встви- ел ь нога элемента, и отсчетн ый, зел дл.-1 измерения г ыходнсго сигнала тензарезистаров, при этом механизм нагру>кения OHабжен LUëÿöåвой втулкой, jc! ai-IoaI;a. Iíoé На .горце пассивной тя1и с

; Оз,"1О>к1-1ос гь1О поворота относительно ее оси, шлицевым валам, устанавлеиным Во втуг1ке коаксиально ей с возможностью пере11ещения вдаль ее оси и поворота относительно аси, гибким тросом, намотанным на ш;и 1евую втулку, и гирями, предназначенны, :и для IIOO«epay„ íoão взаимодействия с соо.гветствующим концом троса, а механизм на р>жения и активная тяга шарнирно саединеr!! l с соответствующими TopLtalëè шлицевг1го вала.

Сущность способа состоит в там, что градуируемые тензарезисторы устанаьлиБ= Iio7 Hd чувствительнь1Й элемент, выпалн е н н ь1 и в виде цилиндрической трубки постоянного сечения по тиг1у Образцов для механических испытаний материалов„например, с резьбовыми головками по ГОСТ

22706 — 77 (Металлы. Метод испытания на растяжение Ilpv; температурах (-100) — (269) С) под углом к продольной оси его. Наиболее оптимальным углом наклона тензо о резисторов является угол, равный 45 . При этом в сечениях чувствительного элемента, расположенных под этим углом, при закручивании последнего создается напряженное состояние чистого сдвига, т.е.

5 возникают только нормальные напряжения разного знака, а касательные напряжения отсутствуют, Затем устанавливают на чувствительном элементе контрольные тензорезисторы в направлении, параллельном оси

"0 чувствительного элемента и создают начальную линейную деформацию его посредством приложения растягивающей осевОЙ нагрузки. Измеряют указанную линейную деформацию контрольным тензорезистором. Создание начальной линейной дефор-. мации обеспечивает устранение зазоров в силовых тягах и захватах (в силовой цепи).

Далее закручивают чувствительный элемент поочередно в одну и другую стороны. При

20 этом в направлении главных осей испытуемых тензорезисторов создается деформа ция растяжения или сжатия в зависимости от направления вращения. При закручивании измеряют выходной сигнал тензорезисторов и соответствующую ему угловую деформацию чувствительного элемента, а градуировку тензо резисторов производят с учетом всех измеренных величин.

Нв черте>ке показано устройство, с помощью которого реализуется описанный способ.

Устройство содер>кит корпус 1, в которОМ размещен криостат 2 с жестко закрепленной пассивной тягой 3 в виде опорной

35 трубы, установленный в криостате чувствительный элемент 4, на внешней поверхности которого установлены тензорезисторы

5, а один из концов которого связан с пассивной тягай, механизм нагружения с активной силовой тягой б, соединенной с другим концом чувствительного элемента, и отсчетный узел (не показан), регистрирующий выходной сигнал тензорезисторов.

Механизм нагру>кения снабжен шлице45 вой втулкой 7, установленной на торце пассивной тяги с возможностью поворота относительно ее оси посредством упорного подшипника 8, шлицевым валом 9, установленным Во втулке коаксиальна ей с возможностью перемещения вдоль ее оси и поворота относительно оси, гибким тросом

10, намотанным на шлицевую втулку, и гирями 11 и 12, которые предназначены для поочередного взаимодействия с соответствующим концом троса через ролики 13 и 14.

Механизм нагружения шарнирно связан с активной силовой тягой, Гири накладывают на грузоприемные площадки 15 и 16. Вес гирь Q создает на чувствительном элементе крутящий момент правогo или левого на1835046

10

30

40 правления — в зависимости от того, на какую грузоприемную площадку накладывают гири.

Для герметизации внутренней полости пассивной силовой тяги предусмотрено вакуумное уплотнение 17, позволяющее передавать как линейные, так и угловые перемещения активной тяги, Чувствительный элемент связан с пассивной тягой шарнирами 18 и 19. Для присоединения проводов от тензорезисторов к отсчетному узлу криостат снабжен герметичным вакуумным разъемом 20. Осевая нагрузке создается электродвигателем 21, Устройство работает следующим образом. Предварительно производят монтаж электрической цепи тензорезисторов, наличие цепи и работоспособность тензорезисторов и ро веря ют электрическим прибором, например, омметром. Чувствительный элемент с установленными на его внешней поверхности в пределах измерительной базы (расчетной длины) тензсрезисторами (градуируемые — не менее 10 шт„ под углом (45 ч- 1) к оси чувствительного элемента, контрольные — не менее 2 шт,— параллельно оси чувствительного элемента) подсоединяют к силовым тягам и опускают вместе с ",Tèìè тягами в криостат, Внутреннюю полость пассивной силовой тяги предварите",üíñ вакуумируют с помощью вакуумного насоса и заполняют газообразным гелием. Затем криостат заполняют необходимым хладагентом в зависимости от заданной температуры испытаний, например, жидким азотом или жидким гелием или их парожидкостными смесями.

После достижения необходимой заданной температуры, контролируемой термометром, установленным на чувствительном элементе, начинают его нагружение осевой нагрузкой. При включении электродвигателя активная тяга перемещается вверх, деформируя чувствительный элемент, После достижения необходимой заданной линейной деформации, измеряемой контрольными тензорезисторами, электродвигатель выключают. Для создания крутящего момента на чувствительном элементе последовательно устанавливают на грузоприемную площадку гири. При этом трос перемещается вниз и поворачивает шлицевую втулку.

Испытуемые тензорезисторы получают при этом в направлении своих главных осей линейную деформацию растяжения-сжатия (в зависимости от направления вращения).

Упорный подшипник 8, передавая осевую нагрузку от электродвигателя, в тоже время допускает свободное угловое перемещение шлицевого вала 9. Поэтому при закручивании чувствительного элемента крутящий момент не передается на электродвигатель.

Аналогично, осевая нагрузка от механизма нагружения не передается на шлицевую втулку за счет того, что шлицевое соединение допускает свободное линейное перемещение шлицевого вала 9 относительно шлицевой втулки 7, После проведения измерений в одном направлении снимают гЬрм 11 и устанавливают гири 12 на грузоподъемную площадку

16. При этом на чувствительном элементе создается угловая деформация обратного знака Те испытуемые тензорезисторы, которые работают на растяжение при закручивании чувствительного элемента вправо, при закручивании чувствительного элемента влево работают на сжатие.

Формула изобретения

1. Способ градуировки тензорезисторов при низких температурах, заключающийся в том, что тензорезисторы устанавливают на чувствительный элемент, выполненный в виде цилиндрической трубки постоянного сечения, прикладывают к чувствительному элементу усилие растяжения в направлении его продольной оси, измеряют выходной сигнал тензорезисторов и соответствующую ему деформацию чувствительного элемента и по измеренным величинам производят градуировку тензорезистаров, отличающийся тем, что, с целью позышения точности за счет обеспечения градуировки тензорезисторов не только и ри растяжении, но и при сжатии, тензорезисторы устанавливают под углом к продольной оси чувствительного элемента, на который параллельно его продольной оси устанавливают дополнительно контрольные тензорезисторы с известной чувствительностью, после приложения усилия растяжения измеряют выходной сигнал контрольных тензорезисторов, после чего закручивают чувствительный элемент поочередно в противоположные стороны и создают в нем угловую деформацию разного знака, измеря1от выходной сигнал тензорезисторов и соответствующую ему деформацию чувствительного элемента в направлении главной оси тензорезистора, а градуировку тензорезисторов производят с учетом всех измеренных величин.

2. Устройство для градуировки тензорезисторов при низких температурах, содержащее корпус, размещенные в нем криостат с жестко закрепленной пассивной тягой. установленный в криостате чувствительный элемент, внешняя поверхность которого предназначена для закрепления градуируемых текзорезисторов, а один из концов со1835046

Составитель Л.Дубровин

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М.Андрушенко

Редактор,Заказ 2712 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент". r. Ужгород. ул.Гагарина, 101 единен с пассивной тягой, механизм нэгружения с активной тягой, соединенной с другим концом чувствительного элемента, и отсчетный узел. отличаю ще ес я тем, что, с целью повышения точности за счет 5 обеспечейия градуировки тензорезисторов не только при растяжении, но и при сжатии, оно снабжено шлицевой втулкой, установленной на торце пассивной тяги с возможностью поворота относительно ее оси. 10 шлицевым валом, установленным ho втулке коаксиально ей с возможностью перемещения вдоль ее оси и поворота относительно оси, гибким тросом намотанным нэ шлицевую втулку, и гирями, предназначенными для поочередного взаимодействия с соответствующим концом троса, а механизм нагружения и активная тяга шарнирно соединены с соответствующими торцами шлицевого вала.