SU945634A1 - Датчик деформаций - Google Patents

Description

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к тензометричес·? ким датчикам больших деформаций или перемещений, и может быть использовано при измерении деформаций в условиях воздействия больших давлений сре⁵ ды, например, в элементах глубоководных аппаратов.

Известен датчик деформаций, содержащий корпус с герметизирующим сильфо_|0 ном, упругий элемент в виде плоской консольной балки, закрепленной в корпус, тягу в виде стрежня, шарнирно закрепленного в корпусе и соединенного с концом балки, и тензорезисторы, размещенные с обеих сторон на балке £ 1 ].

Однако это устройство имеет низкую точность вследствие того, что сильфон, закрепленный на стержне на не- 20 котором расстоянии от шарнирной опоры, при изменении внешнего давления оказывает различное силовое воздействие на балку, а регулировка чувст2 вительности датчика к измеряемой деформации возможна лишь в небольшом диапазоне, определяемом предельной длиной тяги.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является датчик деформа η., ций, содержащий корпус с герметизирующей мембраной, упругий элемент в виде консольной балки, закрепленный в корпусе, тягу, соединенную одним (концом с упругим элементом и проходящую через центр герметизирующей мембраны, и тензорезисторы, размещен· ные с обеих сторон на упругом элёмен· те [2].

Однако датчик имеет невысокую точность вследствие влияния на показания тензометров усилия от мембраны, возникающего при действии на датчик внешнего давления, а пределы измерения деформаций ограничены невозможп ностью регулировки длины тяги.

Цель изобретения - повышение точности и расширение пределов измере' ния датчика.

Указанная цель достигается тем, что датчик деформаций, содержащий ₅ корпус с герметизирующей мембраной, упругий -элемент в виде балки, закрепленный в корпусе; тягу, соединенную одним концом с упругим элементом и проходящую через центр мембраны, и ю тензорезисторы, размещенные на упругом элементе, снабжен .рычагом с регулируемой изгибной жесткостью, закрепленным на свободном конце тя~ ги, балка выполнена за одно целое 15 мембраной, сопряжена с ней по нейтральной линии и обоими концами закреплена в корпусе, а тензорезисторы размещены внутри корпуса на балке.

На фиг. 1 представлен датчик де- ₂₀ формаций, общий вид в разрезе; на фиг. 2 - разрез А-А на. фиг. 1; на фиг. 3 “ разрез Б-Б на фиг. 1.

Датчик деформаций содержит кор- ₂₅ пус 1 с закрепленной на нем герметизирующей мембраной 2 и упругим элементом 3 в виде балки, составляющей одно целое с мембраной 2 и закрепленной обоими концами в корпусе 1, тя“„ гу 4, проходящую через центр мембраны 2 и соединенную тем самым одним концом с серединой упругого элемента 3, рычаг 5 с регулируемой изгибной жесткостью, выполненный в виде упругого параллелограмма, -закреплен- ³⁵ ный на свободном конце тяги 4, и тензорезисторы 6 и 7 размещенные на упругом элементе 3 внутри корпуса 1.

Крепление датчика к исследуемому объекту 8 осуществляется с помощью ⁴⁰ деталей 9 и 10, образующих разъемные соединения, например, резьбовые.

Датчик деформации работает следующим образом.

При деформации поверхности объек- ⁴⁵ та 8 расстояние между деталями 9 и 10 крепления корпуса 1 и рычага 5 изме-. няется, что вызывает появление изгибающего момента на упругом элементе 3, величина которого зависит от 50 соотношения жесткостей рычага 5 и упругого элемента 3· Тем самым создаются деформации противоположного знака на участках упругого элемента 3, на которых размещены тензоре- 55 зисторы 6 и 7· Изменение чувствительности датчика достигается за счет изменения геометрических размеров рычага 5 путем прилипания по толщине боковых сторон параллелограмма. Так как мембрана 2 сопряжена с элементом 3 по нейтральной линии, воздействие внешнего давления на мембрану приводит к равным деформациям одного и того же знака в зоне размещения тензорезисторов 6 и 7, что не изменяет выходного сигнала моста. Этим обеспечивается повышенная точность измерения.

Предлагаемый датчик деформаций позволяет проводить измерение напряженного состояния конструкций, находящихся в тяжелых условиях эксплуатации, например, морских стояков плавучих полупогружных буровых установок, станин прессов и других машин для обработки материалов давлением,элементов сооружений в гидротехническом строительстве и других подобных объектов. Возможность регулировки пределов измерения позволяет решать все задачи одной конструкцией датчика, что существенно с точки зрения преемственности и сопоставимости результатов измерений, а также организации серийного производства датчика.

Использование изобретения позволит получить большой экономический эффект в народном хозяйстве.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к измеритель ной технике, а именно к тензометричес КИМ датчикам больших деформаций или перемещений, и может быть (пользовано при измерении деформаций в услови х воздействи  больших давлений ере ды, например, в элементах глубоководных аппаратов. Известен датчик деформаций, содержащий корпус с герметизирующим сильфо ном, упругий элемент в виде плоской консольной балки, закрепленной в кор , пус, т гу в виде стрежн , шарнирно закрепленного в корп/се и соединенного с концом балки, и тензорезисторы, размещенные с обеих сторон на балке 1 . Однако это устройство имеет низкую точность вследствие того, что сильфон , закрепленный на стержне на некотором рассто нии от шарнирной опоры , при изменении внешнего давлени  оказывает различное силовое воздействие на балку, а регулировка чувствительности датчика к 11змер емой деформации возможна лишь в небольшом диапазоне, определ емом предельной длиной т ги. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  датчик деформа и ций, содержащий корпус с герметизирующей мембраной, упругий элемент в виде консольной балки, закрепленный в корпусе, т гу, соединенную одним концом с ynpyrvw элементом и проход щую через центр герметизирующей мембраны, и тензорезисторы, размещенные с обеих сторон на упругом элёменте 2 . Однако датчик имеет невысокую точность вследствие вли ни  на показани  тензометров усили  от мембраны, возникающего при действии на датчик внешнего давлени , а пределы измерени  дефорнаций ограничены невозможч ностью регулировки длины т ги. 3 э Цель изобретени  - повышение точ ности и расширение пределов измерени  датчика. Указанна  цель достигаетс  тем, что датчик деформаций, содержащий корпус с герметизирующей мембраной, упругий -элемент в виде балки, закре ленный в корпусеут гу, соединенную одним концом с упругим элементом и проход щую через центр мембраны, и тензорезисторы, размещенные на упру гом элементе, снабжен .рычагом с регулируемой изгибной жесткостью, закрепленным на свободном конце т ги , балка выполнена за одно целое с мембраной, сопр жена с ней по нейтральной линии и обоими концами закреплена в корпусе, а тензорезисторы размещены внутри корпуса на балке. На фиг. 1 представлен датчик деформаций , общий вид в разрезе; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1. Датчик деформаций содержит корпус 1 с закрепленной на нем гермети зирующей мембраной 2 и упругим элементом 3 в виде балки, составл ющей одно целое с мембраной 2 и закреплен ной обоими концами в корпусе 1 , т , ГУ , проход щую через центр мембраны 2 и соединенную тем самым одним концом с серединой упругого элемента 3 рычаг 5 с регулируемой изгибной жесткостью, выполненный в виде упругого параллелограмма, -закрепленнь|й на свободном конце т ги , и тен зорезисторы 6 и 7 размещенные на упругом элементе 3 внутри корпуса 1. Крепление датчика к исследуемому объекту 8 осуществл етс  с помощью деталей 9 и 10, образующих разъемные соединени , например, резьбовые. Датчик деформации работает следую щим образом. При деформации поверхности объекта 8 рассто ние между детал ми 9 и 1 креплени  корпуса 1 и рычага 5 измен етс , что вызывает по вление изгибающего момента на упругом элементе 3, величина которого зависит от соотношени  жесткостей рычага 5 и упругого элемента 3- Тем самым создаютс  деформации противоположного знака на участках упругого элемента 3, на которых размещены тензорезисторы 6 и 7. Изменение чувствитель ности датчика достигаетс  за счет изменени  геометрических размеров рычага 5 путем прилипани  по толщине боковых сторон параллелограмма. Так как мембрана 2 сопр жена с элементом 3 по нейтральной линии, воздействие внешнего давлени  на/мембрану приводит к равным деформаци м одного и того же знака в зоне размещени  тензорезисторов 6 и 7 что не измен ет выходного сигнала моста. Этим обеспечиваетс  повышенна  точность измерени . Предлагаемый датчик деформаций позвол ет проводить измерение напр женного состо ни  конструкций, наход щихс  в т желых услови х эксплуатации , например, морских сто ков плавучих полупогружных буровых установок, станин прессов и других машин дл  обработки материалов давлением,элементов сооружений в гидротехническом строительстве и других подобных объектов . Возможность регулировки пределов измерени позвол ет решать все задами одной конструкцией датчика, что существенно с точки зрени  преемственности и сопоставимости результатов измерений, а также организации серийного производства датчика. . . Использование изобретени  позволит получить большой экономический эффект в народном хоз йстве. Формула изобретени  Датчик деформаций, содержащий корпус с герметизирующей мембраной, упругий элемент в виде балки, закрепленный в корпусе, т гу, соединенную одним концом с упругим элементом и проход щую через центр мембраны, и тензорезисторы , размещенные на упругом элементе, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и расширени  пределов измерени , он снабжен рычагом с регулируемой изгибной жесткостью, закрепленным на свободном конце т ги, балка выполнена за одно целое с мембраной, сопр жена с ней по нейтральной линии и обоими концами закреплена в корпусе, а тензорезисторы размещены внутри корпуса на балке. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1 . Патент США fP 3805бОО, кл. G01 В 7/18, 1971 .
2. 2. Патент Франции № 2+3337 1 , кл. G01 L 1/22, 1978 (прототип).

   9 4563

   -rl

   ФагА

   Фи&.3