Устройство для измерения деформаций

Использование: для измерения относительной деформации. Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит гибкую подложку из тензочувствительного материала, верхнюю гибкую диэлектрическую подложку, выводные проводники, соединенные с контактными площадками, на верхней гибкой диэлектрической подложке рядами равномерно расположены контактные площадки, электрически соединенные с нижней подложкой игольчатыми контактами, проходящими через слой электроизоляции, расположенный между подложками, при этом выводные проводники расположены на наружной поверхности верхней подложки. Технический результат: повышение уровня информативности измерений, а именно получение представления о распределении относительной деформации (поле деформации) на значительной площади поверхности нагруженного объекта, а также измерение деформации в любой точке и по любой линии объекта испытаний. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения относительной деформации.

Известен "Датчик контактного давления" (патент RU №02293295, МПК G01L 1/22(2006.01), опубл. 10.02.2007), содержащий упругий элемент с плоскими параллельными поверхностями и расположенную на одной его плоскости измерительную мостовую схему тензорезисторов. Плоская нагрузочная поверхность упругого элемента, жестко соединенного с опорами, имеет форму выступа его верхней части, симметрично расположенную между опорами. Ее длина короче расстояния между ними на величину меньше минимальной толщины зоны параллельных, поверхностей этого элемента. На нижней плоской поверхности в одной тепловой зоне размещаются тензорезисторы прямоугольной формы, продольные оси которых параллельны продольной оси упругого элемента. Тензорезисторы расположены возле опор, в зонах действия деформации сжатия при приложений силы, и в средней части поверхности, на равном расстоянии от опор - в местах действия деформации растяжения.

Известен «Наклеиваемый полупроводниковый тензорезистор» (патент RU №02511209, МПК H01L 29/84 (2006.01), опубл. 10.042014), содержащий полимерную подложку на которой одной своей поверхностью полностью лежит тензочувствительная полоска. На противоположной поверхности полоски расположены металлопленочные площадки, которые частично перекрывают ее, кроме средней и концевых частей. Диэлектрическая разделительная пленка закрывает центральную часть тензочувствительной полоски и части металлопленочных площадок. Перекрывая концевые части всех пленок, расположены две контактные площадки, при этом расстояние между указанными контактными площадками больше, чем расстояние между металлопленочными площадками, но меньше, чем длина разделительной диэлектрической пленки.

Известен «Тензодатчик» (а.с. СССР№1656315, МПК G01B 7/16, опубл. 15.06.91, Бюлл. №22) в виде эластичной ткани, содержащей электропроводные тензочувствительные нити с множеством выводных проводников, отстоящих друг от друга на заданном расстоянии. Данный тензодатчик выбран в качестве прототипа.

Общим недостатком этих устройств является невозможность одновременно измерить деформацию на большой площади и иметь возможность измерения в точечном месте объекта испытаний (ОИ).

Техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - повышение уровня информативности измерений, а именно получение представления о распределении относительной деформации (поле деформации) на значительной площади поверхности нагруженного объекта, а также измерение деформации в любой точке и по любой линии объекта испытаний.

Технический результат заключается в обеспечении измерения деформации на большой площади поверхности с необходимой плотностью расположения датчиков деформации. Кроме того, возможно измерение деформации в любом направлении, а также с постоянным смещением по площади, что невозможно осуществить на известных устройствах.

Технический результат достигается за счет того, что заявляемое устройство для измерения деформаций, содержащее гибкую подложку из тензочуветвительного материала, выводные проводники, соединенные с контактными площадками, в отличие от прототипа, снабжено верхней гибкой диэлектрической подложкой, на которой рядами равномерно расположены контактные площадки, электрически соединенные с нижней подложкой игольчатыми контактами, при этом, выводные проводники расположены на наружной поверхности верхней подложки.

Игольчатые контакты могут проходить через слой электроизоляции, расположенный между подложками.

Наличие большого количества игольчатых контактов позволяет проводить измерения деформации в самых различных комбинациях контактов, что невозможно сделать при помощи известных устройств измерения деформации. Кроме того, возможно также уплотнение контактов в местах предполагаемого резкого изменения (градиента) напряжений.

Заявляемое устройство поясняется фигурами. На фиг. 1 - изображен общий вид устройства сбоку, на фиг. 2 - изображен вид устройства сверху, на фиг. 3 - показан пример нумерации датчиков в рядах.

Устройство для измерения деформаций содержит нижнюю гибкую подложку 1 из тензочувствительного материала (подложка 1 должна быть достаточно тонкой для обеспечения минимального влияния деформации исследуемой поверхности объекта испытаний на показания датчиков), выводные проводники 4, соединенные с контактными площадками 6. На верхней гибкой диэлектрической подложке 2 рядами равномерно расположены контактные площадки 6, электрически соединенные с нижней подложкой 1 игольчатыми контактами 3, проходящими, в данном примере выполнения, через слой 7 электроизоляции, расположенный между подложками 1 и 2, позволяющий деформироваться нижней подложке 1, не оказывая влияния на верхнюю (возможен вариант простого склеивания верхней и нижней подложки), при этом выводные проводники 4 расположены на наружной поверхности верхней подложки 2.

Игольчатые контакты 3 не протыкают насквозь нижнюю подложку 1 а «заходят» примерно на половину толщины нижней гибкой подложки 1, так как соединение между окончанием игольчатого контакта 3 и нижней подложкой 1 должно быть постоянным.

На верхнюю подложку 2 нанесена сетка-разводка выводных проводников 4 от каждого контакта 3, соединенных с контактными площадками 6 (см. фиг. 2). Выводные проводники 4 собираются в общий жгут (шлейф) 5 и подсоединяются к устройству регистрации сигналов или персональному компьютеру (ПК) (на фиг. не показано).

Заявляемое устройство работает следующим образом.

Устройство для измерения деформаций клеится (подобно пластырю) на объект испытаний внешней стороной нижней подложки 1 и может иметь любую площадь соприкосновения с ОИ, необходимую для получения полноценной картины деформации.

После наклейки устройства на испытуемую поверхность ОИ производится опрос показаний электрических сопротивлений между игольчатыми контактами - датчиками 3.

Для определения напряженно-деформированного состояния элемента конструкции в соответствии с установленной на ПК программой производят опрос разных комбинаций между контактами-датчиками 3 (см. фиг. 3). Например, сначала производят измерения между соседними контактами 3 А-ряда, затем производят измерения между «не соседними» контактами 3, например 1А-3В, 4А-1С, 3А-4С и т.д. Таким образом, уменьшается общая ошибка измерений, и получается более точная картина состояния поверхности элемента конструкции. Алгоритм снятия показаний любой, в зависимости от внешних факторов, состояния поверхности элемента конструкции и др.

Таким образом, обеспечивается повышение уровня информативности измерений, а именно получение представления о распределении относительной деформации (поле деформации) на заданной площади поверхности нагруженного исследуемого объекта, в том числе, локально в любой точке ОИ.

1. Устройство для измерения деформаций, содержащее гибкую подложку из тензочувствительного материала, выводные проводники, соединенные с контактными площадками, отличающееся тем, что снабжено верхней гибкой диэлектрической подложкой, на которой рядами равномерно расположены контактные площадки, электрически соединенные с нижней подложкой игольчатыми контактами, при этом выводные проводники расположены на наружной поверхности верхней подложки.

2. Устройство для измерения деформаций по п. 1, отличающееся тем, что игольчатые контакты проходят через слой электроизоляции, расположенный между подложками.



 

Похожие патенты:

Использование: для создания тензорезисторных датчиков деформации. Сущность изобретения заключается в том, что униполярный датчик деформации содержит гибкую подложку, стекловолокно, на котором нанесена смесь углеродных нанотрубок и графитового порошка, при этом содержит слой толщиной 5-15 мкм из композиционного тканеинженерного наноматериала в составе акриловой краски и одностенных углеродных нанотрубок с концентрацией 2-3 мас.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения относительных деформаций и температуры. Устройство содержит входящие в состав мостов Уитстона тензорезисторы и термопары, размещенные на объекте испытания ОИ, коммутатор для подключения термопар, коммутатор мостов Уитстона, аналогово-цифровой преобразователь АЦП, персональный компьютер ПК, источник питания.

Изобретение относится к электрическим способам неразрушающего контроля цилиндрических пружин и устройствам для его осуществления. Сущность: осуществляют измерение электрического сопротивления пружины между клеммами, закрепленными на ее опорных витках в ненагруженном состоянии, а также при ее растяжении и сжатии в области упругих деформаций под действием статически прикладываемых нагрузок, одинаковых по абсолютной величине и сравнении результатов трех измерений.

Изобретение относится к наглядным учебным пособиям и предназначено для использования в учебных и исследовательских лабораториях по теоретической, строительной механике, строительным конструкциям как в качестве наглядной демонстрации работы стержневых конструкций, так и в качестве моделей шарнирно-стержневых систем при проектировании зданий и сооружений, при изучении работы ферм.

Изобретение относится к области определения и контроля напряженно-деформированного состояния металлической конструкции (объекта), находящейся под нагрузкой, и может быть использовано для оценки ее прочности и прогнозирования несущей способности.

Изобретение относится к определению целостности соединителей. Электрическая соединительная система содержит соединитель, образующий поверхность соединителя, основание и уплотнительную прокладку, расположенную между основанием и поверхностью соединителя.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения относительных деформаций. Многоканальный регистратор деформаций, каждый канал которого содержит датчик деформаций в виде тензорезистора, входящего в состав мостовой схемы, аналого-цифровой преобразователь и внутренний источник питания, отличающийся тем, что в каждом канале тензорезистор включен в состав измерительной мостовой схемы Уитстона, дополнительно введен искрозащитный барьер по питанию мостовой схемы Уитстона, состоящий из последовательно соединенных предохранителя, ограничивающего и балластного резисторов, двух двунаправленных стабилитронов, первые выводы которых объединены и соединены со вторым выводом ограничительного резистора и первым выводом балластного резистора, а вторые выводы двунаправленных стабилитронов объединены и соединены с отрицательной клеммой внутреннего источника питания, к положительной клемме которого подключен первый вывод предохранителя, выходы искрозащитного барьера по питанию мостовой схемы Уитстона подключены к одной диагонали мостовой схемы Уитсона, другая диагональ которой подключена к соответствующим входам аналого-цифрового преобразователя, также в регистратор введены первый и второй искрозащитные барьеры, вход первого из которых соединен с выходом персонального компьютера, а выход соединен с соответствующими входами аналого-цифрового преобразователя каждого канала, вход второго искрозащитного барьера соединен с соответствующими выводами внешнего блока питания, а выход - с соответствующими входами внутреннего источника питания и соответствующими входами аналого-цифрового преобразователя каждого канала, причем первый и второй искрозащитный барьер включают в себя предохранитель, первый вывод которого подключен к положительной входной клемме барьера, второй вывод подключен к первому выводу резистора, второй вывод которого соединен с первыми выводами двух двунаправленных стабилитронов, вторые выводы которых объединены и соединены с отрицательной клеммой искрозащитного барьера.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к тензодатчикам, предназначенным для измерения деформации твердых тел, и может быть использовано для контроля состояния высокопрочных материалов и конструкций из них.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения перемещений. Сущность: тензорезисторный преобразователь перемещений содержит жесткий недеформируемый корпус с направляющим отверстием, в котором с возможностью возвратно-поступательного перемещения размещен измерительный наконечник, связанный с чувствительным элементом в виде закрепленного в корпусе упругого деформационного кольца.

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к электротензометрии, и может быть использовано в авиационной промышленности, машиностроении, строительстве для исследования прочности конструкций с помощью одиночного тензорезистора в частотном диапазоне от 0 до 5000 Гц и более при повышенном уровне мешающих факторов - электромагнитных помех и термоэ.д.с.

Использование: для измерения относительной деформации. Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит гибкую подложку из тензочувствительного материала, верхнюю гибкую диэлектрическую подложку, выводные проводники, соединенные с контактными площадками, на верхней гибкой диэлектрической подложке рядами равномерно расположены контактные площадки, электрически соединенные с нижней подложкой игольчатыми контактами, проходящими через слой электроизоляции, расположенный между подложками, при этом выводные проводники расположены на наружной поверхности верхней подложки. Технический результат: повышение уровня информативности измерений, а именно получение представления о распределении относительной деформации на значительной площади поверхности нагруженного объекта, а также измерение деформации в любой точке и по любой линии объекта испытаний. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх