Тензометр для дистанционного измерения деформаций внутри бетонного массива

 

l9 5700

ОП И САНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Кл. 42k, 49/02 Заявлено 18.XI I.1965 (№ 1043966/29-14) с присоединением заявки №

МПК G 01п

УДК 620.172.21(088.8) Приори гет

Опуоликовано 04Х.1967. Бюллетень № 10

Комитет по делам изобретений и открнтий при Совете Министров

СССР

Дата опубликования описания 28.V1.1967

Автор изобретения

А. Г. Левелев

Всессиозный научно-исследовательский институт гидротехники им. Б. E. Веденеева

Заявитель

Т НЗОМЕТР ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ

ДЕФОРМАЦИИ ВНУ1 РИ БЕТОННОГО МАССИВА

Известны тензометры для дистанционного измерения деформаций внутри бетонного массива, включающие полый корпус с размещенным внутри него измерительным элементом.

Предложенное изобретение позволяет повысить точность измерений, осуществляемых тензометром. Достигается это тем, что он выполнен с измерительным элементом в виде стержня, жестко прикрепленного к одному из анкеров и имеющего нагревательную и измерительную обмотки. На свободном конце стержня и смежном с ним анкере смонтированы контакты, включенные в релейную схему и взаимодействующие при расширении стержня.

При этом измерительный стержень выполнен полым, а между корпусом тензометра и измерительным элементом размещена оболочка из теплоизоляционного материала, отделенного со стороны подвижного конца стержня ибкой теплостойкой диафрагмой с отверстием для контакта. Пространство между ними и смежным анкером заполнено инертным по отношению к материалу контактов газом, например, аргоном. Это позволяет уменьшить тепловую инерцию тензометра и нагрев бетона.

Кроме того, стержень укреплен на изоляционной прокладке, что обеспечивает тепловую и электрическую изоляцшо анкера от стержня, а для исключения сминания контактов при Нх. зямыкании контакт на анкере укреплен упругой мембраной. Обмотки расположены в пазах, имеющих вид двухзаходной резьбы, что обеспечивает равномерный нагрев стержня и более точное измерение его температуры.

На фиг. 1 изображен тензометр в разрезе; на фиг. 2 — вторичная электрическая схема.

В корпусе 1 тензометра, выполненном в виде полой тонкостенной трубки, имеющей на концах анкеры 2 и 3, укреплен измерительный элемент. Он выполнен в виде полого стержня

4, укрепленного на изоляционной прокладке 5 и жестко прикрепленного к анкеру 2. Пазы стержня имеют вид двухзаходной резьбы, В эти пазы уложены нагревательная обмотка 6 и образующая термометр сопротивления измерительная обмотка 7. На свободном конце стержня и смежном с ним анкере 3 смонтированы контакты 8 и 9. Контакт 9 укреплен на анкере мембраной 10 с контактодержателем

11. После регулировки контакт 9 стопорится за счет сжатия разрезной части контактодержателя 11 винтом 12.

Между корпусом тензометра и измерительным элементом размещена оболочка 13 из теплоизоляцнонного м атериала, например стекловаты. Со стороны подвижного конца стержня оболочка отделена гибкой теплостойкой диафрагмой 14 с отверстием для контакта. Диафрагма исключает возможность попа30 дания теплоизоляционного материала оболоч195700

15

«и в зазор между контактами 8 и 9 и прикреплена к корпусу 1 с помощью, например, клея.

Пространство между диафрагмой 14 и анкером 3 заполнено инертным газом, например, аргоном. Герметизация измерительного элемента осуществлена с помощью резинового уплотнительного кольца 15, шайбы 1б и затяжной гайки 17. Тензометр с помощью кабеля подключен к вторичной электрическо" схеме, состоящей из реле 18, например, типа

РП-7, через нормально замкнутые контакты

19 которого ток от источника питания 20 подае|ся к нагревателю. Включение реле 18 происходит при замыкании контактов 8 и 9. Термометр сопротивления соединен с мостовой измерительной схемой 21.

При сборке тензометра наиболее ответственным моментом является изготовление и установка контактов 8 и 9. Контакты должны быть выполнены из износоустойчивого материала, например, вольфрама. Электрическая нагрузка на контакты выбрана весьма малой дл» исключения их износа за счет эрозии, дугообразования и т, п. Для дальнейшего уменьшения мощности можно использовать усилитель, например транзисторный.

После сборки тензометра регулируют положение контакта 9. Для этого определяют наибольшую ожидаемую деформацию сжатия при наивысшей возможной температуре окружающей среды. Затем, пользуясь известным значением температурного коэффициента линейного расширения материала стержня 4, подсчитывают величину приращения температуры стержня, которое вызовет такую деформацию. Далее в обмотку б подают ток и нагревают стержень 4 на вычисленное коли |ество градусов (контролируется по обмотке 7).

Затем, регулируя ||оложение контакта 9, вводят его в соприкосновение с контактом 8 и стопорят зажимчым винтом 12.

После регулировки производят тарировку тензометра путем сравнения с показаниями индикаторы часового типа при сжатии тензометра на прессе. При этом тензометр подключается к схеме (фиг. 2) и для него строится зависимость «деформация — температура». Верхний предел деформации при растяжении определяется наибольшей температурой, допустимой как с точки зрения влияния на элементы конструкции тензометра, так и по тепловому потоку в окружающий бетон.

Работает тензометр следующим образом.

Ток от источника 20 через контакты 19 реле

18 поступает в обмотку б. Стержень 4 нагревается и удлиняется, а нагревание продолжается до замыкания контактов 8 и 9. В момент замы«ыния контактов 8 и 9 срабатывает реле

18, конгакты 19 размыкаются и нагрев стержня 4 прекращается. При понижении температуры стержня контакты 8 и 9 снова размыкаются и включается ток, поступающий в нагревательную обмотку. Таким образом, температура стержня колеблется около среднего зпа25

5О

60 чения, соответствующего моменту замыкания контактов 8 и 9. Если теперь под действием измеряемой деформации изменится расстояние между анкерами 2 и 3 так же, как и между контактами 8 и 9, то температура стержня изменится и автомагически будет поддерживаться на новом значении, соответствующем новому значению деформации.

В процессе автоматического регулирования температура стержня 4 колеблется около среднего значения, соответствующего измеряемой деформации. Поскольку между температурой стержня 4 и его деформацией существует линейная зависимость, из измерений исключается температурная погрешность и для прибора может быть найден тарировочпый коэффициент, связывающий температуру стержня с измеряемой деформацией. Измерение температуры стержня производится термометром сопротивле||ия, подключаемым к мостовой измерительной схь ме 21.

Предмег изобретения

1. Тензометр для дистанционного измерения деформаций внутри бетонного массива, включающий полый корпус с размещенным внутри него измерительным элементом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений те||зометр выполнен с измерительным элементом, в виде стержня, жестко прикрепленного к одному из анкеров и имеющего нагревательную и измерительную обмотки, а

Ilà свободном конце стержня и смежном с ним анкере смонтированы контакгы, включен||ые в релейную схему и взаимодействующие при расширении стержня.

2. Тепзометр по п, 1, отличающийся тем, |то, с целью уме||ьшения его тепловой и ер|:,ии, измерительный стержень выполнен IIOлым.

3. Тензометр по п. 1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения нагрева бетона, между корпусом тензометра и измерительным элсментом размещена оболочка из теплоизоляцчснного материала, отделенного со стороны подвижного конца стержня гибкой теплостойкой диафрагмой с отверстием для контакта, а пространство между ними и смежным анкером заполнено инертным по отношению к материалу контактов газом, например, аргоном.

4. Тензометр по п. 1, отличающийся тем, что, с целью тепловой и электрической изол»иии анкера от стерж.-|я, последний укрепл|-и па изоляционной прокладке.

5. Тепзометр по п. 1, отличающийся тем, что, с целью исключения сминания контактов при их замыкании, контакт на анкере укреплен посредством упругой мембраны.

6. Тепзометр по п. 1, отличающийся тем, что, с целью равномерного нагрева стержня и более точного измерения его температуры, обмотки расположены в пазах, имеющих вид двухзаходной резьбы.

195700

rz 17 ю 15

fbi. I

Составитель Э. Черкасова

Техред Т. П. Курилко Корректоры: С. М. Белугина и О, Б. Тюрина

Редактор А. Шиллер

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1914j12 Тираж 535 Г1одписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4