RU111646U1 - MECHANICAL STRESS MEASUREMENT DEVICE - Google Patents

MECHANICAL STRESS MEASUREMENT DEVICE Download PDF

Info

Publication number
RU111646U1
RU111646U1 RU2011121506/28U RU2011121506U RU111646U1 RU 111646 U1 RU111646 U1 RU 111646U1 RU 2011121506/28 U RU2011121506/28 U RU 2011121506/28U RU 2011121506 U RU2011121506 U RU 2011121506U RU 111646 U1 RU111646 U1 RU 111646U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cylinder
photoelastic
cone
photoelastic element
protrusions
Prior art date
Application number
RU2011121506/28U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Георгиевич Паулиш
Виктор Николаевич Федоринин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ФИРМА ПОДИЙ" ООО "ФИРМА ПОДИЙ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "ФИРМА ПОДИЙ" ООО "ФИРМА ПОДИЙ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ФИРМА ПОДИЙ" ООО "ФИРМА ПОДИЙ"
Priority to RU2011121506/28U priority Critical patent/RU111646U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU111646U1 publication Critical patent/RU111646U1/en

Links

Landscapes

  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

1. Устройство для измерения механических напряжений, включающее нагрузочный элемент, закрепляемый на контролируемом объекте, пьезооптический преобразователь, преобразующий в электрический сигнал величину напряжений на фотоупругом элементе, и блок обработки сигнала, отличающееся тем, что нагрузочный элемент представляет собой полый цилиндр с четырьмя продольными разрезами, не нарушающими целостности цилиндра, а фотоупругий элемент пьезооптического преобразователя имеет форму цилиндра или усеченного конуса, при этом наружная поверхность нагрузочного элемента, размещаемого внутри контролируемого объекта, выполнена в виде конуса Морзе. ! 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фотоупругий элемент, выполненный в виде цилиндра, имеет внешний диаметр, превышающий диаметр посадочного места внутри полого цилиндра нагрузочного элемента на величину, достаточную для жесткого крепления фотоупругого элемента за счет упругости стенок цилиндра. ! 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, посадочное место фотоупругого элемента, выполненного в виде цилиндра, образовано выступами на стенках полого цилиндра нагрузочного элемента. ! 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что выступы могут быть выполнены в виде ребер с уменьшенной площадью контакта с фотоупругим элементом. ! 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что посадочное место для фотоупругого элемента, выполненного в форме усеченного конуса, образовано выступами на стенке цилиндра нагрузочного элемента, образующими конусовидное отверстие, ось которого совпадает с осью цилиндра и с осью фотоупругого элемента, при этом углы конуса отверстия и конуса фотоупругог� 1. A device for measuring mechanical stresses, including a load element mounted on a controlled object, a piezoelectric transducer that converts the voltage on the photoelastic element into an electrical signal, and a signal processing unit, characterized in that the load element is a hollow cylinder with four longitudinal sections, not violating the integrity of the cylinder, and the photoelastic element of the piezoelectric transducer has the shape of a cylinder or a truncated cone, while the outer awn loading elements placed inside the controlled object is formed as a Morse cone. ! 2. The device according to claim 1, characterized in that the photoelastic element made in the form of a cylinder has an external diameter exceeding the diameter of the seat inside the hollow cylinder of the load element by an amount sufficient for rigid fastening of the photoelastic element due to the elasticity of the cylinder walls. ! 3. The device according to claim 2, characterized in that the seat of the photoelastic element made in the form of a cylinder is formed by protrusions on the walls of the hollow cylinder of the load element. ! 4. The device according to claim 3, characterized in that the protrusions can be made in the form of ribs with a reduced contact area with a photoelastic element. ! 5. The device according to claim 1, characterized in that the seat for the photoelastic element made in the form of a truncated cone is formed by protrusions on the cylinder wall of the load element, forming a cone-shaped hole, the axis of which coincides with the axis of the cylinder and the axis of the photoelastic element, angles of the cone of the hole and the cone of the photoelastic

Description

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике, в частности, для измерения напряжений (деформаций) в различных конструкциях посредством поляризационно-оптических преобразователей, и может быть использована в строительстве, на транспорте, в промышленных производствах, в контрольно-измерительной аппаратуре.The utility model relates to test equipment, in particular, for measuring stresses (strains) in various structures by means of polarization-optical converters, and can be used in construction, transport, industrial production, and test equipment.

Уровень техникиState of the art

Известно, что пьезооптические преобразователи, используемые для измерения напряжений (деформаций), обладают наибольшей чувствительностью по сравнению с другими, например, с тензорезистивными преобразователями (Слезингер И.И. Пьезооптические измерительные преобразователи. Измерительная техника, 1985, №11, с.45-48) [1].It is known that the piezoelectric transducers used to measure stresses (strains) have the highest sensitivity compared to others, for example, with strain gauge transducers (Slezinger II Piezoelectric transducers. Measuring equipment, 1985, No. 11, p. 45-48 ) [one].

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является пьезооптический тензометрический преобразователь (Заявка на патент №2010116023 от 23.04.2010, решение о выдаче патента от 02.02.2011) [2]. Преобразователь состоит из нагрузочного элемента, закрепляемого на контролируемом объекте, пьезооптического преобразователя, преобразующего величину напряжений на фотоупругом элементе в электрический сигнал, и блока обработки сигнала. Нагрузочный элемент представляет собой пластину, обеспечивающую концентрацию напряжений на фотоупругом элементе, фотоупругий элемент закреплен в пластине в заведомо нагруженном состоянии и таким образом, что, действие исходной силовой нагрузки осуществляется в двух взаимно перпендикулярных направлениях.The closest in technical essence to the proposed device is a piezoelectric strain gauge transducer (Patent Application No. 201016023 of 04/23/2010, decision to grant a patent of 02/02/2011) [2]. The transducer consists of a load element mounted on the controlled object, a piezoelectric transducer that converts the magnitude of the voltage on the photoelastic element into an electrical signal, and a signal processing unit. The load element is a plate that provides a concentration of stresses on the photoelastic element, the photoelastic element is fixed in the plate in a deliberately loaded state and so that the initial force load acts in two mutually perpendicular directions.

Недостатком данного тензометрического преобразователя является то, что он позволяет измерять деформации, возникающие только в направлении оси пластины. Преобразователь не чувствителен к деформациям, возникающим в направлении перпендикулярном оси пластины. Другим недостатком преобразователя является то, что при отсутствии внешних деформаций, но при разных коэффициентах температурного расширения материалов пластины и контролируемого объекта, в преобразователе будут возникать напряжения (сигнал), связанные с изменением температуры преобразователя и контролируемого объекта.The disadvantage of this strain gauge transducer is that it allows you to measure strains that occur only in the direction of the axis of the plate. The transducer is not sensitive to deformations that occur in the direction perpendicular to the axis of the plate. Another disadvantage of the converter is that in the absence of external deformations, but with different coefficients of thermal expansion of the materials of the plate and the controlled object, the voltage (signal) associated with a change in the temperature of the converter and the controlled object will occur in the converter.

Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure

Задача полезной модели заключается в создании устройства для измерения механических напряжений, которое с одинаково высокой чувствительностью измеряет деформации, возникающие в двух взаимно перпендикулярных направлениях и в котором за счет конструкции достигается эффект термокомпенсации, в том числе, для случая использования различных материалов нагрузочного элемента и контролируемого объекта.The objective of the utility model is to create a device for measuring mechanical stress, which with equally high sensitivity measures strains that occur in two mutually perpendicular directions and in which due to the construction the effect of thermal compensation is achieved, including for the case of using different materials of the load element and the controlled object .

Технический результат - расширение функциональных возможностей, упрощение конструкции, повышение ее надежности, чувствительности и точности производимых измерений.The technical result is the expansion of functionality, simplifying the design, increasing its reliability, sensitivity and accuracy of measurements.

Поставленная задача решена за счет того, что в известном устройстве, включающем нагрузочный элемент, закрепляемый на контролируемом объекте, пьезооптический преобразователь, преобразующий в электрический сигнал величину напряжений на фотоупругом элементе, который закреплен в заведомо нагруженном состоянии и таким образом, что, действие исходной силовой нагрузки осуществляется в двух взаимно перпендикулярных направлениях и блок обработки сигнала, согласно полезной модели нагрузочный элемент представляет собой полый цилиндр с четырьмя продольными разрезами, не нарушающими целостности цилиндра, а фотоупругий элемент пьезооптического преобразователя, имеющий форму цилиндра или усеченного конуса, закреплен в цилиндре таким образом, что оптическая ось пьезооптического преобразователя совпадает с осью цилиндра и перпендикулярна плоскости измеряемых напряжений, при этом место крепления фотоупругого элемента обеспечивает его размещение на уровне поверхности контролируемого объекта.The problem is solved due to the fact that in a known device that includes a load element mounted on a controlled object, a piezoelectric transducer that converts the voltage on the photoelastic element into an electrical signal, which is fixed in a known loaded state and so that the action of the initial power load is carried out in two mutually perpendicular directions and the signal processing unit, according to a utility model, the load element is a hollow cylinder with four with longitudinal sections that do not violate the integrity of the cylinder, and the photoelastic element of the piezoelectric transducer, having the shape of a cylinder or a truncated cone, is fixed in the cylinder so that the optical axis of the piezoelectric transducer coincides with the axis of the cylinder and is perpendicular to the plane of the measured voltages, while the attachment point of the photoelastic element provides its placement at the surface level of the controlled object.

Фотоупругий элемент, выполненный в виде цилиндра, имеет диаметр, превышающий диаметр посадочного места внутри полого цилиндра нагрузочного элемента на величину, достаточную для жесткого крепления за счет упругости стенок цилиндра.The photoelastic element, made in the form of a cylinder, has a diameter exceeding the diameter of the seat inside the hollow cylinder of the load element by an amount sufficient for rigid fastening due to the elasticity of the cylinder walls.

Посадочное место фотоупругого элемента в виде цилиндра может быть образовано выступами на стенках полого цилиндра нагрузочного элемента, которые могут быть выполнены в виде ребер с уменьшенной площадью контакта с фотоупругим элементом.The seat of the photoelastic element in the form of a cylinder can be formed by protrusions on the walls of the hollow cylinder of the load element, which can be made in the form of ribs with a reduced contact area with the photoelastic element.

Посадочное место для фотоупругого элемента, выполненного в форме усеченного конуса, образовано выступами на стенке цилиндра нагрузочного элемента, образующими конусовидное отверстие, ось которого совпадает с осью цилиндра и с осью фотоупругого элемента, при этом углы конуса отверстия и конуса фотоупругого элемента совпадают и равны конусу Морзе, а средний диаметр фотоупругого элемента превышает средний диаметр отверстия посадочного места на величину достаточную для жесткого крепления фотоупругого элемента за счет упругости стенок цилиндра.The seat for the photoelastic element, made in the form of a truncated cone, is formed by protrusions on the cylinder wall of the load element, forming a conical hole, the axis of which coincides with the axis of the cylinder and the axis of the photoelastic element, while the angles of the hole cone and the cone of the photoelastic element coincide and are equal to the Morse cone and the average diameter of the photoelastic element exceeds the average hole diameter of the seat by an amount sufficient for rigid fastening of the photoelastic element due to the elasticity of the walls ilindra.

Выступы могут быть выполнены в виде ребер с уменьшенной площадью контакта с фотоупругим элементом.The protrusions can be made in the form of ribs with a reduced contact area with the photoelastic element.

При размещении на поверхности контролируемого объекта нагрузочный элемент снабжен наружными выступами с монтажными отверстиями для крепления к контролируемому объекту.When placed on the surface of the controlled object, the load element is equipped with external protrusions with mounting holes for attachment to the controlled object.

Для размещения нагрузочного элемента внутри контролируемого объекта наружная поверхность нагрузочного элемента выполнена в виде конуса Морзе.To place the load element inside the controlled object, the outer surface of the load element is made in the form of a Morse cone.

Наличие четырех продольных разрезов в полом цилиндре нагрузочного элемента обеспечивает закрепление фотоупругого элемента в пластине в заведомо нагруженном состоянии за счет того, что внешний диаметр фотоупругого элемента, превышает внутренний диаметр посадочного места внутри полого цилиндра на величину, достаточную для жесткого крепления за счет упругости стенок цилиндра. При монтаже фотоупругого элемента внутри нагрузочного элемента стенки цилиндра упруго раздвигаются, благодаря четырем разрезам в цилиндре и упругости материала цилиндра. После монтажа фотоупругий элемент зажат стенками цилиндра, что обеспечивает работу тензометрического преобразователя, как на сжатие, так и на растяжение. Четыре продольных разреза в полом цилиндре нагрузочного элемента обеспечивают также действие исходной силовой нагрузки на фотоупругий элемент в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Это, в свою очередь, обеспечивает неизменность распределения напряжений в фотоупругом элементе при деформациях, связанных с изменением температуры, как самого цилиндра, так и контролируемого объекта, что, в свою очередь, обеспечивает температурную независимость сигнала.The presence of four longitudinal sections in the hollow cylinder of the load element ensures that the photoelastic element is fixed in the plate in a known loaded state due to the fact that the external diameter of the photoelastic element exceeds the internal diameter of the seat inside the hollow cylinder by an amount sufficient for rigid fastening due to the elasticity of the cylinder walls. When mounting the photoelastic element inside the load element, the cylinder walls elastically move apart due to four cuts in the cylinder and the elasticity of the cylinder material. After installation, the photoelastic element is clamped by the walls of the cylinder, which ensures the operation of the strain gauge transducer, both in compression and in tension. Four longitudinal sections in the hollow cylinder of the load element also provide the effect of the initial force load on the photoelastic element in two mutually perpendicular directions. This, in turn, ensures the invariance of the stress distribution in the photoelastic element during deformations associated with a change in temperature of both the cylinder itself and the controlled object, which, in turn, ensures the temperature independence of the signal.

Для повышения надежности крепления фотоупругого элемента и повышения чувствительности преобразователя посадочное место фотоупругого элемента может быть образовано выступами на внутренней поверхности цилиндра.To increase the reliability of fastening the photoelastic element and increase the sensitivity of the transducer, the seat of the photoelastic element can be formed by protrusions on the inner surface of the cylinder.

Выступы на внутренней поверхности цилиндра обеспечивают концентрацию напряжений на фотоупругом элементе в двух взаимно перпендикулярных направлениях, что повышает чувствительность преобразователя.The protrusions on the inner surface of the cylinder provide a concentration of stresses on the photoelastic element in two mutually perpendicular directions, which increases the sensitivity of the transducer.

Для большей концентрации напряжений на фотоупругом элементе выступы могут быть выполнены в виде ребер с уменьшенной площадью контакта с фотоупругим элементом.For a greater concentration of stresses on the photoelastic element, the protrusions can be made in the form of ribs with a reduced contact area with the photoelastic element.

В качестве материала фотоупругого элемента может быть использован, например, плавленый кварц, обладающий высоким порогом разрушения на сжатие, что обеспечивает высокий динамический диапазон измерений деформаций и надежность преобразователя.As the material of the photoelastic element can be used, for example, fused silica, which has a high fracture threshold for compression, which provides a high dynamic range of strain measurements and the reliability of the transducer.

Нагрузочный элемент с пьезооптическим преобразователем закрепляется на контролируемом объекте таким образом, чтобы ось пьезооптического преобразователя была перпендикулярна плоскости измеряемых деформаций. Деформация контролируемого объекта передается стенкам цилиндра и через них - фотоупругому элементу пьезооптического преобразователя.The load element with a piezoelectric transducer is mounted on the controlled object so that the axis of the piezoelectric transducer is perpendicular to the plane of the measured strains. The deformation of the controlled object is transmitted to the walls of the cylinder and through them to the photoelastic element of the piezoelectric transducer.

Нагрузочный элемент закреплен внутри монтажного отверстия, выполненного в контролируемом объекте, которое может быть как сквозным, так и глухим. Наружная поверхность полого цилиндра нагрузочного элемента выполнена в виде конуса Морзе, а диаметр монтажного отверстия в контролируемом объекте равен среднему диаметру конуса Морзе.The load element is fixed inside the mounting hole, made in a controlled object, which can be either through or blind. The outer surface of the hollow cylinder of the load element is made in the form of a Morse cone, and the diameter of the mounting hole in the controlled object is equal to the average diameter of the Morse cone.

Наибольшая эффективность передачи деформации на фотоупругий элемент достигается расположением фотоупругого элемента на уровне поверхности контролируемого объекта.The greatest efficiency of the transfer of deformation to the photoelastic element is achieved by the location of the photoelastic element at the surface level of the controlled object.

Обоснование введенных признаковJustification of the introduced features

Так как фотоупругий элемент изначально сжат, то устройство с одинаковой чувствительностью работает как на сжатие, так и на растяжение. При этом фотоупругий элемент благодаря наличию разрезов в стенках цилиндра зажат в двух взаимно перпендикулярных направлениях, лежащих в плоскости, параллельной плоскости измеряемых деформаций. Деформация контролируемого объекта, возникающая вдоль любого из указанных направлений, приводит к анизотропному сжатию или растяжению фотоупругого элемента, что, в свою очередь, приводит к возникновению сигнала на выходе пьезооптического преобразователя, пропорциональному величине деформаций. При изменении же температуры, как цилиндра, так и контролируемого объекта, фотоупругий элемент сжимается или разжимается изотропно, что не приводит к повороту вектора поляризации исходно поляризованного светового луча при прохождении через фотоупругий элемент. Благодаря этому достигается температурная независимость показаний преобразователя. За счет предлагаемого крепления фотоупругого элемента, формы выполнения нагрузочного элемента (цилиндра) и способа его крепления на контролируемом объекте, исключения дополнительных термокомпенсационных устройств достигается упрощение конструкции, расширение функциональных возможностей (измерение деформаций в двух взаимно перпендикулярных направлениях) и повышение точности измерений.Since the photoelastic element is initially compressed, the device with the same sensitivity works both in compression and in tension. In this case, due to the presence of cuts in the cylinder walls, the photoelastic element is clamped in two mutually perpendicular directions lying in a plane parallel to the plane of the measured strains. The deformation of the controlled object that occurs along any of these directions leads to anisotropic compression or stretching of the photoelastic element, which, in turn, leads to the appearance of a signal at the output of the piezoelectric transducer proportional to the magnitude of the deformations. As the temperature of both the cylinder and the controlled object changes, the photoelastic element is compressed or expanded isotropically, which does not lead to a rotation of the polarization vector of the initially polarized light beam when passing through the photoelastic element. Due to this, the temperature independence of the transducer readings is achieved. Due to the proposed fastening of the photoelastic element, the form of the load element (cylinder) and the method of its fastening on the controlled object, the elimination of additional thermal compensation devices, simplification of the design, expansion of functionality (measurement of deformations in two mutually perpendicular directions) and increased measurement accuracy are achieved.

Таким образом, предлагаемая совокупность признаков, определяющая конструкцию устройства для измерения механических напряжений, позволяет достичь заявленного технического результата: расширения его функциональных возможностей, упрощения конструкции, повышения ее надежности и точности измерений.Thus, the proposed set of features that determines the design of the device for measuring mechanical stresses, allows to achieve the claimed technical result: expanding its functionality, simplifying the design, increasing its reliability and accuracy of measurements.

Описание устройства для измерения механических напряжений Описание устройства поясняется фигурами 1 - 5.Description of the device for measuring mechanical stresses The description of the device is illustrated by figures 1 to 5.

Нагрузочный элемент 1 закрепляют на поверхности контролируемого объекта 6 посредством наружных выступов 2 с монтажными отверстиями или внутри исследуемого объекта посредством конуса Морзе, выполненного на наружной поверхности нагрузочного элемента, и монтажного отверстия, выполненного в контролируемом объекте 6. Диаметр монтажного отверстия в контролируемом объекте равен среднему диаметру конуса Морзе.The load element 1 is fixed to the surface of the controlled object 6 by means of external protrusions 2 with mounting holes or inside the test object by means of a Morse cone made on the outer surface of the load element and a mounting hole made in the controlled object 6. The diameter of the mounting hole in the controlled object is equal to the average diameter Morse cone.

На фигуре 1 показана конструкция устройства с фотоупругим элементом, выполненным в виде цилиндра, где 1 - нагрузочный элемент (полый цилиндр), 2 - наружные выступы с монтажными отверстиями, 3 - фотоупругий элемент. В стенках цилиндра 1 выполнены четыре разреза 4 вдоль оси цилиндра, не нарушающие целостности цилиндра. Благодаря разрезам, фотоупругий элемент зажат в двух взаимно перпендикулярных направлениях X и Y. Пьезооптический преобразователь расположен внутри цилиндра так, что его оптическая ось 5 совпадает с осью цилиндра. Фотоупругий элемент 3 расположен на уровне поверхности контролируемого объекта 6.The figure 1 shows the design of the device with a photoelastic element made in the form of a cylinder, where 1 is a load element (hollow cylinder), 2 are the outer protrusions with mounting holes, 3 is a photoelastic element. Four sections 4 are made in the walls of cylinder 1 along the axis of the cylinder, which do not violate the integrity of the cylinder. Thanks to the cuts, the photoelastic element is clamped in two mutually perpendicular directions X and Y. The piezoelectric transducer is located inside the cylinder so that its optical axis 5 coincides with the axis of the cylinder. The photoelastic element 3 is located at the surface level of the controlled object 6.

На фигуре 2 показана конструкция устройства с фотоупругим элементом 3, выполненным в виде цилиндра, место крепления фотоупругого элемента образовано выступами 7 на внутренней поверхности полого цилиндра нагрузочного элемента 1. Фотоупругий элемент 3 расположен на уровне поверхности контролируемого объекта 6.The figure 2 shows the design of the device with a photoelastic element 3 made in the form of a cylinder, the attachment point of the photoelastic element is formed by protrusions 7 on the inner surface of the hollow cylinder of the load element 1. The photoelastic element 3 is located at the surface level of the controlled object 6.

На фигуре 3 показана конструкция устройства с фотоупругим элементом 3, выполненным в виде цилиндра, место крепления фотоупругого элемента образовано выступами 7, которые выполнены в виде ребер с уменьшенной площадью контакта с фотоупругим элементом. Фотоупругий элемент 3 расположен на уровне поверхности контролируемого объекта 6.The figure 3 shows the design of the device with a photoelastic element 3 made in the form of a cylinder, the attachment point of the photoelastic element is formed by protrusions 7, which are made in the form of ribs with a reduced contact area with the photoelastic element. The photoelastic element 3 is located at the surface level of the controlled object 6.

На фигуре 4 показана конструкция устройства, где 2 - наружные выступы с монтажными отверстиями, 3 - фотоупругий элемент, выполненный в виде конуса Морзе. Выступы 7 на внутренней поверхности цилиндра также образуют конус Морзе, при этом оптическая ось фотоупругого элемента 3 совпадает с осью цилиндра. Фотоупругий элемент 3 расположен на уровне поверхности контролируемого объекта 6.The figure 4 shows the design of the device, where 2 is the outer protrusions with mounting holes, 3 is a photoelastic element made in the form of a Morse cone. The protrusions 7 on the inner surface of the cylinder also form a Morse cone, while the optical axis of the photoelastic element 3 coincides with the axis of the cylinder. The photoelastic element 3 is located at the surface level of the controlled object 6.

На фигуре 5 показана конструкция устройства с фотоупругим элементом 3, выполненным в виде конуса Морзе, на внутренней поверхности цилиндра имеются выступы 7, образующие конус Морзе для крепления фотоупругого элемента 3, выполненные в виде ребер с уменьшенной площадью контакта с фотоупругим элементом, обеспечивающие концентрацию напряжений на фотоупругом элементе. Фотоупругий элемент 3 расположен на уровне поверхности контролируемого объекта 6.The figure 5 shows the design of the device with a photoelastic element 3, made in the form of a Morse cone, on the inner surface of the cylinder there are protrusions 7, forming a Morse cone for attaching a photoelastic element 3, made in the form of ribs with a reduced contact area with a photoelastic element, providing stress concentration on photoelastic element. The photoelastic element 3 is located at the surface level of the controlled object 6.

Описание работы устройстваDevice Description

Устройство для измерения механических напряжений работает следующим образом.A device for measuring mechanical stress works as follows.

Нагрузочный элемент 1 закрепляют на поверхности контролируемого объекта 6 посредством наружных выступов 2 с монтажными отверстиями или посредством конуса Морзе внутри монтажного отверстия, выполненного в исследуемом объекте 6. В этом варианте наружная поверхность полого цилиндра нагрузочного элемента выполнена в виде конуса Морзе, а диаметр монтажного отверстия в контролируемом объекте равен среднему диаметру конуса Морзе.The load element 1 is fixed on the surface of the controlled object 6 by means of external protrusions 2 with mounting holes or by a Morse cone inside a mounting hole made in the test object 6. In this embodiment, the outer surface of the hollow cylinder of the load element is made in the form of a Morse cone, and the diameter of the mounting hole in the controlled object is equal to the average diameter of the Morse cone.

Деформация растяжения или сжатия, возникающая в контролируемом объекте в направлении X или Y, передается цилиндру 1 через места крепления. Деформация стенок цилиндра передается на фотоупругий элемент 2, что приводит к дополнительному сжатию (+δσх,у) или растяжению (-δσх,у) фотоупругого элемента, где δσх,у - изменение величины напряжения в фотоупругом элементе в направлении X или Y. В результате в пьезооптическом преобразователе возникает дополнительная разность фаз ±δΔ между взаимно перпендикулярными компонентами поляризации луча, прошедшего сквозь фотоупругий элемент, что приводит к изменению электрического сигнала на выходе фотоприемника пьезооптического преобразователя, который регистрируется и обрабатывается блоком обработки сигнала и выводится на индикаторную панель.Tensile or compression deformation that occurs in the controlled object in the X or Y direction is transmitted to the cylinder 1 through the attachment points. The deformation of the cylinder walls is transmitted to the photoelastic element 2, which leads to additional compression (+ δσ x, y ) or stretching (-δσ x, y ) of the photoelastic element, where δσ x, y is the change in the stress in the photoelastic element in the X or Y direction As a result, an additional phase difference ± δΔ arises in the piezoelectric transducer between mutually perpendicular components of the polarization of the beam transmitted through the photoelastic element, which leads to a change in the electrical signal at the output of the photodetector of the piezoelectric transducer Spruce, which is recorded and processed by the signal processing unit and displayed on the display panel.

Использованные источники информации:Sources of information used:

1. Слезингер И.И. Пьезооптические измерительные преобразователи. Измерительная техника, 1985, №11, с.45-48.1. Slezinger II Piezooptic measuring transducers. Measuring equipment, 1985, No. 11, p. 45-48.

2. Заявка на патент №2010116023 от 23.04.2010, решение о выдаче патента от 02.02.2011.2. Application for patent No. 201116023 from 04/23/2010, the decision to grant a patent from 02/02/2011.

Claims (6)

1. Устройство для измерения механических напряжений, включающее нагрузочный элемент, закрепляемый на контролируемом объекте, пьезооптический преобразователь, преобразующий в электрический сигнал величину напряжений на фотоупругом элементе, и блок обработки сигнала, отличающееся тем, что нагрузочный элемент представляет собой полый цилиндр с четырьмя продольными разрезами, не нарушающими целостности цилиндра, а фотоупругий элемент пьезооптического преобразователя имеет форму цилиндра или усеченного конуса, при этом наружная поверхность нагрузочного элемента, размещаемого внутри контролируемого объекта, выполнена в виде конуса Морзе.1. A device for measuring mechanical stresses, including a load element mounted on a controlled object, a piezoelectric transducer that converts the voltage on the photoelastic element into an electrical signal, and a signal processing unit, characterized in that the load element is a hollow cylinder with four longitudinal sections, not violating the integrity of the cylinder, and the photoelastic element of the piezoelectric transducer has the shape of a cylinder or a truncated cone, while the outer awn loading elements placed inside the controlled object is formed as a Morse cone. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фотоупругий элемент, выполненный в виде цилиндра, имеет внешний диаметр, превышающий диаметр посадочного места внутри полого цилиндра нагрузочного элемента на величину, достаточную для жесткого крепления фотоупругого элемента за счет упругости стенок цилиндра.2. The device according to claim 1, characterized in that the photoelastic element made in the form of a cylinder has an external diameter exceeding the diameter of the seat inside the hollow cylinder of the load element by an amount sufficient for rigid fastening of the photoelastic element due to the elasticity of the cylinder walls. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, посадочное место фотоупругого элемента, выполненного в виде цилиндра, образовано выступами на стенках полого цилиндра нагрузочного элемента.3. The device according to claim 2, characterized in that the seat of the photoelastic element made in the form of a cylinder is formed by protrusions on the walls of the hollow cylinder of the load element. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что выступы могут быть выполнены в виде ребер с уменьшенной площадью контакта с фотоупругим элементом.4. The device according to claim 3, characterized in that the protrusions can be made in the form of ribs with a reduced contact area with a photoelastic element. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что посадочное место для фотоупругого элемента, выполненного в форме усеченного конуса, образовано выступами на стенке цилиндра нагрузочного элемента, образующими конусовидное отверстие, ось которого совпадает с осью цилиндра и с осью фотоупругого элемента, при этом углы конуса отверстия и конуса фотоупругого элемента совпадают и равны конусу Морзе, а средний диаметр фотоупругого элемента превышает средний диаметр отверстия посадочного места на величину, достаточную для жесткого крепления фотоупругого элемента за счет упругости стенок цилиндра.5. The device according to claim 1, characterized in that the seat for the photoelastic element made in the form of a truncated cone is formed by protrusions on the cylinder wall of the load element, forming a cone-shaped hole, the axis of which coincides with the axis of the cylinder and the axis of the photoelastic element, the angles of the cone of the hole and the cone of the photoelastic element coincide and are equal to the Morse cone, and the average diameter of the photoelastic element exceeds the average diameter of the hole of the seat by an amount sufficient for rigid fastening of the photoelastic ogo element due to the elasticity of the cylinder walls. 6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что выступы могут быть выполнены в виде ребер с уменьшенной площадью контакта с фотоупругим элементом.
Figure 00000001
6. The device according to claim 5, characterized in that the protrusions can be made in the form of ribs with a reduced contact area with the photoelastic element.
Figure 00000001
RU2011121506/28U 2011-05-27 2011-05-27 MECHANICAL STRESS MEASUREMENT DEVICE RU111646U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011121506/28U RU111646U1 (en) 2011-05-27 2011-05-27 MECHANICAL STRESS MEASUREMENT DEVICE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011121506/28U RU111646U1 (en) 2011-05-27 2011-05-27 MECHANICAL STRESS MEASUREMENT DEVICE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU111646U1 true RU111646U1 (en) 2011-12-20

Family

ID=45404780

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011121506/28U RU111646U1 (en) 2011-05-27 2011-05-27 MECHANICAL STRESS MEASUREMENT DEVICE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU111646U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015080620A1 (en) * 2013-11-29 2015-06-04 Общество С Ограниченной Ответственностью "Фирма Подий" Photoelastic element
WO2016163902A1 (en) * 2015-04-08 2016-10-13 Александр Владимирович ПОЯРКОВ Device and method for measuring combined deformations

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015080620A1 (en) * 2013-11-29 2015-06-04 Общество С Ограниченной Ответственностью "Фирма Подий" Photoelastic element
RU2552128C1 (en) * 2013-11-29 2015-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "ФИРМА ПОДИЙ" ООО "ФИРМА ПОДИЙ" Photoelastic element
WO2016163902A1 (en) * 2015-04-08 2016-10-13 Александр Владимирович ПОЯРКОВ Device and method for measuring combined deformations

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014169540A1 (en) Non-uniform cross section cantilever beam piezoelectricity acceleration sensor
RU2422786C1 (en) Strain-gage transducer
CN102147422B (en) Servo-type fiber bragg grating (FBG) acceleration sensor
KR101361737B1 (en) Strain measurement apparatus using pressure sensor of semiconductor type
CN103983806A (en) Fiber bragg grating high-frequency acceleration sensor based on flexible hinges
CN203732039U (en) Integrated temperature self-compensation fiber raster strain sensor
Li et al. Design of an enhanced sensitivity FBG strain sensor and application in highway bridge engineering
CN102175137B (en) Extensometer for measuring micro-deformation of component
RU111646U1 (en) MECHANICAL STRESS MEASUREMENT DEVICE
CN203163914U (en) Fiber grating differential type dynamometer capable of achieving self temperature compensation
RU115474U1 (en) MECHANICAL STRESS MEASUREMENT DEVICE
CN206557244U (en) A kind of vibration sensor based on paired dim light grid
Li et al. A diaphragm-type highly sensitive fiber Bragg grating force transducer with temperature compensation
RU2454642C1 (en) Strain gauge (versions)
CN103017973B (en) High-temperature resistant micropressure optical fiber grating sensor
RU113828U1 (en) MECHANICAL STRESS MEASUREMENT DEVICE
RU111629U1 (en) DEVICE FOR MEASURING MECHANICAL STRESSES (OPTIONS)
CN106895930A (en) A kind of micro- power of cantilever beam structure and micro-displacement sensing device
RU2530467C1 (en) Strain-gauge sensor
RU2530466C1 (en) Strain-gauge converter
Li et al. A temperature-independent force transducer using one optical fiber with multiple Bragg gratings
CN105091729B (en) A kind of extend Strain Extensometer of bar of invar steel that adopts
WO2012169921A1 (en) Strain-gauge sensor (variants)
RU2564691C2 (en) Strain transducer
CN207050906U (en) Force measuring device in a kind of drag-line based on anchor head strain

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20120528

NF1K Reinstatement of utility model

Effective date: 20140720