RU96655U1 - Тензометрический датчик измерения силы со свойством живучести и низким уровнем шумов при действии ударной нагрузки - Google Patents
Тензометрический датчик измерения силы со свойством живучести и низким уровнем шумов при действии ударной нагрузки Download PDFInfo
- Publication number
- RU96655U1 RU96655U1 RU2010112519/22U RU2010112519U RU96655U1 RU 96655 U1 RU96655 U1 RU 96655U1 RU 2010112519/22 U RU2010112519/22 U RU 2010112519/22U RU 2010112519 U RU2010112519 U RU 2010112519U RU 96655 U1 RU96655 U1 RU 96655U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bridge
- strain gauge
- load
- strain
- sensor according
- Prior art date
Links
Landscapes
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
1. Тензометрический датчик измерения силы со свойством живучести и низким уровнем шумов при действии ударной нагрузки, содержащий силоизмерительный мост, выполненный по схеме Уитстона, в электрическую цепь которого включены тензорезисторы, и инструментальный усилитель, подключенный к диагонали силоизмерительного моста и соединенный с регистрирующим устройством, отличающийся тем, что инструментальный усилитель соединен с силоизмерительным мостом посредством проводников без изоляции, выполненных из посеребренной меди. ! 2. Тензометрический датчик по п.1, отличающийся тем, что тензорезисторы включены в силоизмерительный мост по мостовой схеме. ! 3. Тензометрический датчик по п.1, отличающийся тем, что тензорезисторы включены в силоизмерительный мост по полумостовой схеме. ! 4. Тензометрический датчик по п.1, отличающийся тем, что тензорезисторы включены в силоизмерительный мост по четвертьмостовой схеме. ! 5. Тензометрический датчик по п.1, отличающийся тем, что он имеет максимальные значения показаний измеряемой силы, превышающие значения силы, используемой при ударе, не менее чем в десять раз. ! 6. Тензометрический датчик по п.1, отличающийся тем, что инструментальный усилитель установлен в непосредственной близости от силоизмерительного моста. ! 7. Тензометрический датчик по п.1, отличающийся тем, что в качестве регистрирующего устройства использована компьютерная измерительная система.
Description
Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения значений силы или опорных реакций испытываемого образца при ударных испытаниях, например железобетонных балок.
Известно устройство для измерения опорных реакций по патенту РФ на полезную модель №55469. Оно содержит силоизмерительный датчик тензометрического типа, позволяющий при испытании получить величину приложенной силы и опорных реакций.
Он обеспечивает измерение силы при проведении динамических испытаний, но не обеспечивает стабильность характеристик выходного сигнала во времени при действии ударной нагрузки.
Известен датчик силы тензометрический по патенту РФ на полезную модель №78311. Он содержит выполненные за одно целое в форме тела вращения кольцевой опорный элемент, силовводящий цилиндрический элемент и соединяющую их кольцевую мембрану. На внутреннюю поверхность мембраны наклеены четыре тензорезистора, соединенные в электрический мост с токопроводящими и измерительными выводами. Датчик содержит двустороннюю печатную плату в виде кольцеобразной пластины, которая примыкает к тензорезисторам. На внутреннюю поверхность платы нанесены электропроводящая полоска в виде разрезного кольца с зазором и диаметрально зазору контактная площадка. На внешнюю поверхность платы параллельно электропроводящей полоске в виде разрезного кольца нанесены четыре дугообразные электропроводящие полоски с контактными площадками на их концах, к которым подсоединены выводы тензорезисторов. Одна из дугообразных полосок выполнена их двух частей с зазором, который расположен напротив зазора в полоске в виде разрезного кольца, при этом концы последней соединены попарно с концами четвертой дугообразной полоски. Такая конструкция датчика повышает помехозащищенность от электромагнитных наводок за счет разнонаправленного протекания тока в дугообразных полосках кольцеобразной пластины.
Он обеспечивает измерение силы при статических и низкочастотных динамических испытаниях, но не обеспечивает стабильность характеристик выходного сигнала во времени при действии ударной нагрузки.
В описанных полезных моделях датчик силы работает при условии 0,1*Pmax. Необходимость работы силоизмерительных датчиков тензометрического типа в предельной зоне до 10% от максимальной динамической силы удара, действующей на опору, вызвана тем, чтобы повысить долговременную сохраняемость характеристик датчика при многократных импульсных воздействиях в процессе эксплуатации [С.А.Спектор «Электрические измерения физических величин. Методы измерений» Ленинград, Энергоатомиздат, Ленинградское отделение, 1987, с.194].
Наиболее близким устройством, принятым за прототип, является тензодатчик, выполненный по традиционной мостовой схеме Уитстона (htti)://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/l38982 рис.3) Он содержит мост из включенных в мостовую цепь двух обычных резисторов и двух тензорезисторов (полумостовая схема включения), усилитель, подключенный параллельно диагонали моста, и регистрирующее устройство, соединенное с мостом через указанный усилитель. Возможно включение тензорезисторов по мостовой схеме. Величина сопротивления тензорезисторов выбрана с учетом поправок на деформацию их решетки или пластинки и на изменение температуры. Этим снижается погрешность измерения, поскольку повышается чувствительность тензодатчика: с двумя тензорезисторами - в 2 раза, с четырьмя - в 4 раза в сравнении с одним тензорезистором. И обеспечивается термокомпенсация. Он обеспечивает измерение силы, но не обеспечивает стабильность характеристик выходного сигнала во времени при действии ударной нагрузки потому что:
- пластические деформации конструкции силоизмерительного датчика определяются усталостью металла;
- присутствует высокий уровень трибоэлектрических шумов, так как при проведении ударных испытаний практически невозможно обеспечить неподвижность изолированных проводников кабеля подключения силоизмерительного датчика к измерительной системе;
- для силоизмерительного датчика при проведении ударных испытаний присутствует явление ползучести выходных характеристик со временем, связанное с вязкостью металла. Это приводит к появлению гистерезиса и невозвращению в нуль выходного сигнала разбаланса моста, что в свою очередь приводит к катастрофическому отказу датчика силы - металлическая конструкция датчика переходит в область пластических деформаций с разбалансом тензометрического моста (полумоста) больше допустимого предела.
Задача полезной модели - обеспечить живучесть датчика силы и неизменность его характеристик с пониженным уровнем шумов в процессе проведения многократных ударных испытаний.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель при решении поставленной задачи, заключается в обеспечении низкого уровня шумов и длительности ресурса конструкции датчика силы при проведении многократных ударных испытаний. Для этого необходимо обеспечить работу материала конструкции датчика в упругой стадии. При этом для увеличения амплитуды сигнала датчика силы и выделения его из уровня шумов требуется дополнительная нагрузка на материал. Предлагаемая полезная модель обеспечивает живучесть датчика силы и понижение уровня шумов для мостовой, полумостовой и четвертьмостовой схем.
Задача решена следующим образом.
Тензометрический датчик измерения силы со свойством живучести и низким уровнем шумов, как и прототип, содержит силоизмерительный мост, выполненный по схеме Уитстона, в электрическую цепь которого включены тензорезисторы, и инструментальный усилитель, подключенный к диагонали силоизмерительного моста и соединенный с регистрирующим устройством. В отличие от прототипа в заявляемой полезной модели инструментальный усилитель соединен с силоизмерительным мостом посредством проводников без изоляции. Проводники выполнены из посеребренной меди.
Тензорезисторы могут быть включены в силоизмерительный мост по мостовой, или по полумостовой, или по четвертьмостовой схеме. Инструментальный усилитель установлен в непосредственной близости от силоизмерительного моста. В качестве регистрирующего устройства может быть использована компьютерная измерительная система (КИС). Целесообразно использование тензометрического датчика с максимальными значениями показаний измеряемой силы, используемой при ударе, не менее чем в десять раз.
Среди известных источников информации не обнаружено тензометрических датчиков, характеризуемых той же совокупностью существенных признаков, что и у заявляемой полезной модели. Это подтверждает новизну полезной модели.
Полезная модель пояснена чертежом. На чертеже приведена функциональная схема предложенного технического решения.
Датчик содержит измерительный мост из резисторов R1-R4, усилитель 5, соединенный с компьютерной измерительной системой 6 (КИС).
- при подключении по четвертьмостовой схеме:
R1 - тензорезистор, подверженный деформациям сжатия-растяжения;
R2, R3, R4 - резисторы в составе схемы Уитстона.
- при подключении по полумостовой схеме:
R1 - тензорезистор, подверженный деформациям сжатия (растяжения);
R2 - тензорезистор, подверженный деформациям растяжения (сжатия);
R3, R4 - резисторы в составе схемы Уитстона.
- при подключении по мостовой схеме:
R1, R4 - тензорезисторы, подверженные деформациям сжатия (растяжения);
R2, R3 - тензорезисторы, подверженные деформациям растяжения (сжатия);
Питание моста Уитстона, измерительного усилителя осуществляется по кабелю. При ударных испытаниях с диагонали силоизмерительного моста выходной сигнал поступает на вход инструментального усилителя 5. Поскольку выходной сигнал моста поступает к инструментальному усилителю 5 через проводники без изоляции, выполненные из посеребренной меди, то это исключает появление трибоэлектрических шумов, так как отсутствует трение диэлектрика изолятора относительно проводника, что является причиной возникновения трибоэлектрических шумов. Выходной сигнал с инструментального усилителя 5 поступает по кабелю в компьютерную измерительную систему 6 (КИС). Инструментальный усилитель выполняется с минимальными геометрическими размерами и располагается в непосредственной близости от измерительного моста Уитстона. В результате амплитуда выходного сигнала с усилителя 5 увеличивается в n раз, где n - коэффициент усиления инструментального усилителя, а уровень наведенных шумов после выхода усилителя остается на прежнем уровне. Вследствие этого уровень сигнала датчика силы существенно превосходит уровень сигнала трибоэлектрических шумов. Датчик силы при ударных нагрузках может использоваться в широком диапазоне изменения величин от 0 до Рmax.
Claims (7)
1. Тензометрический датчик измерения силы со свойством живучести и низким уровнем шумов при действии ударной нагрузки, содержащий силоизмерительный мост, выполненный по схеме Уитстона, в электрическую цепь которого включены тензорезисторы, и инструментальный усилитель, подключенный к диагонали силоизмерительного моста и соединенный с регистрирующим устройством, отличающийся тем, что инструментальный усилитель соединен с силоизмерительным мостом посредством проводников без изоляции, выполненных из посеребренной меди.
2. Тензометрический датчик по п.1, отличающийся тем, что тензорезисторы включены в силоизмерительный мост по мостовой схеме.
3. Тензометрический датчик по п.1, отличающийся тем, что тензорезисторы включены в силоизмерительный мост по полумостовой схеме.
4. Тензометрический датчик по п.1, отличающийся тем, что тензорезисторы включены в силоизмерительный мост по четвертьмостовой схеме.
5. Тензометрический датчик по п.1, отличающийся тем, что он имеет максимальные значения показаний измеряемой силы, превышающие значения силы, используемой при ударе, не менее чем в десять раз.
6. Тензометрический датчик по п.1, отличающийся тем, что инструментальный усилитель установлен в непосредственной близости от силоизмерительного моста.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010112519/22U RU96655U1 (ru) | 2010-03-31 | 2010-03-31 | Тензометрический датчик измерения силы со свойством живучести и низким уровнем шумов при действии ударной нагрузки |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010112519/22U RU96655U1 (ru) | 2010-03-31 | 2010-03-31 | Тензометрический датчик измерения силы со свойством живучести и низким уровнем шумов при действии ударной нагрузки |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU96655U1 true RU96655U1 (ru) | 2010-08-10 |
Family
ID=42699458
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010112519/22U RU96655U1 (ru) | 2010-03-31 | 2010-03-31 | Тензометрический датчик измерения силы со свойством живучести и низким уровнем шумов при действии ударной нагрузки |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU96655U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2738198C1 (ru) * | 2019-11-22 | 2020-12-09 | Акционерное общество "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" | Способ снижения погрешности измерения температуры электрическим мостом и измерительный мост Уитстона-Капиноса |
-
2010
- 2010-03-31 RU RU2010112519/22U patent/RU96655U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2738198C1 (ru) * | 2019-11-22 | 2020-12-09 | Акционерное общество "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" | Способ снижения погрешности измерения температуры электрическим мостом и измерительный мост Уитстона-Капиноса |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US2582886A (en) | Differential load weighing device | |
CN101532817B (zh) | 电阻应变计及利用电阻应变计改变应力传递方式的传感器 | |
US3827291A (en) | Transducer systems for detection of relative displacement | |
KR101179169B1 (ko) | 변형률계를 구비한 온도 보상 로드 셀 | |
DE3666294D1 (en) | Piezoresistive force-measuring element and its use in determining the forces acting upon a construction | |
CN103335699A (zh) | 多量程称重传感器的弹性体结构 | |
RU2422786C1 (ru) | Тензометрический преобразователь | |
US3376740A (en) | Tension transducer | |
RU96655U1 (ru) | Тензометрический датчик измерения силы со свойством живучести и низким уровнем шумов при действии ударной нагрузки | |
CN109459168A (zh) | 一种电磁平衡式拉压力传感器 | |
CN110546471B (zh) | 使用应变片的温度测定装置 | |
CN203148372U (zh) | 基于全桥电测法的微型电阻式位移计 | |
CN203163840U (zh) | 高精度柱式称重传感器 | |
US20090183579A1 (en) | Cable-type load sensor | |
CN204495494U (zh) | 带预压机构的铁镓合金力传感器 | |
CN108267118A (zh) | 一种应变式智能测斜仪 | |
CN103175465A (zh) | 基于全桥电测法的微型电阻式位移计 | |
RU174678U1 (ru) | Датчик деформаций | |
CN209247207U (zh) | 一种轴销式传感器 | |
CN110411332B (zh) | 一种测试电阻应变计灵敏系数的***及方法 | |
CN102706491A (zh) | 一种微型电阻应变式拉力传感器 | |
US2477026A (en) | Electric fluid pressure gauge | |
RU101811U1 (ru) | Многоканальная тензометрическая система для статических или динамических испытаний металлоконструкций строительных машин | |
KR20100113883A (ko) | 변위 센서 | |
CN206208422U (zh) | 一种矿用锚杆测力计 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20110401 |