ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к измерению механических перемещений с помощью тензометрических датчиков, и может быть использована для измерения деформаций конструкций опор наплавных железнодорожных мостов при испытаниях на прочность.
Известен прибор для дистанционного измерения перемещений или прогибов, содержащий наклеенный на упругую балочку перемещающийся штоком тензодатчик, при этом упругая балочка и движущийся шток связаны между собой пружиной постоянной жесткости (1).
Недостатками данного прибора являются ненадежность в работе и неточность измерения.
Известен электрический датчик перемещений, содержащий упругую консольно закрепленную балочку с наклеенными на ней проволочными датчиками сопротивления, включенными в мостовую измерительную схему, и измерительный шток, воздействующий на свободный конец балочки посредством пружины постоянной жесткости (2).
Недостатками данного технического решения являются низкая чувствительность и неточность измерений.
Известен тензометрический датчик перемещений, содержащий упругую пластину с наклеенными на ней тензоэлементами, измерительный шток и корпус, при этом упругая пластина одним концом жестко закреплена на измерительном штоке, а другой ее конец, снабженный подшипником качения, прижат к наклонной плоскости опоры, закрепленной на основании корпуса (3).
Недостатками тензометрического датчика перемещений являются сложность в его изготовлении и ограниченный диапазон измерений перемещений.
Все указанные приборы обеспечивают проведение измерения деформации лишь в одной плоскости и не могут служить для одновременного исследования деформации исследуемого объекта в трех плоскостях.
Наиболее близким к заявляемому устройству является тензодатчик для измерения перемещений, содержащий полый корпус, крышку, жестко закрепленные в ней одними концами упругие элементы с наклеенными тензорезисторами, шток, установленный с возможностью фиксации во втулке и размещенный в полости корпуса с возможностью осевого перемещения, конус, жестко закрепленный на штоке и взаимосвязанный с вторыми
концами упругих элементов, которые прижаты к конусу кольцевой пружиной (4).
Недостатками известного тензодатчика являются сложность конструкции, ограниченный диапазон измерения деформации из-за небольшой длины поверхности конуса.
Техническим результатом полезной модели является повышение точности измерений за счет возможности одновременного измерения линейных перемещений исследуемого объекта по трем осям координат и обеспечение достоверности получаемой информации.
Указанный технический результат достигается тем, тензометрический датчик перемещений, состоящий из корпуса, упругих элементов с наклеенными на них тензорезисторами снабжен основанием, переходником и дополнительным, по меньшей мере, одним упругим элементом с тензорезисторами, его корпус выполнен в виде куба, установленного с возможностью его наклона в двух взаимно перпендикулярных вертикальных плоскостях на основании посредством переходника, каждый из упругих элементов с тензорезисторами вмонтирован между двумя квадратными скрепленными друг с другом пластинами, посредством которых он с возможностью его ориентирования по трем взаимно перпендикулярным осям координат жестко закреплен на поверхности соответствующей грани куба.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг.1 приведена схема предлагаемого тензометрического датчика, общий вид, на фиг.2 то же, вид сбоку, на фиг.3 - вид А.
Тензометрический датчик перемещений состоит из основания, переходника, корпуса, на котором жестко закреплены соответствующим образом упругие элементы с наклееными тензорезисторами, и измерительной аппаратуры.
Основание датчика содержит опорную пластину 1 и жестко установленную на ней вертикальную плоскую стойку 2. На стойке 2 по продольной оси симметрии выполнены цилиндрическое отверстие 3 и поперечный паз 4. В опорной пластине 1 выполнены отверстия (на чертеже не показаны) под крепежные элементы для установки ее на соответствующей опорной плоскости (на земле, на свае).
Переходник выполнен в виде двух взаимно перпендикулярных, плоских стенок 5, при этом в каждой из стенок по продольной оси симметрии выполнена пара резьбовых отверстий (на чертеже не показаны) для установки в каждое из них крепежного элемента, например, шпильки 6.
Корпус датчика выполнен в виде куба 7. Каждый упругий элемент 8 с тензорезисторами 9 консольно вмонтирован между двумя жестко скрепленными друг с другом квадратными пластинами 10, которые посредством крепежных элементов (на чертеже не показаны) жестко установлены на внешней поверхности соответствующей грани куба 7, при этом упругий элемент 8 ориентирован в направлении, наиболее удобном для восприятия линейной деформации исследуемого объекта. На внешней поверхности
верхней пластины 10 размещен штырьковый разъем (на чертеже не показан), соединенный проводниками с тензорезисторами 9.
Нижнее основание куба 7 для соединения его с переходником имеет вертикальное, плоское ребро 11 с выполненными по продольной оси симметрии цилиндрическим отверстием 12 и поперечным пазом 13.
Корпус с основанием соединен посредством переходника таким образом, что шпильки 6 пропускают через цилиндрические отверстия 3, 12 и пазы 4, 13 и жестко закрепляют их посредством гаек 14, при этом корпус закреплен на основании с возможностью его наклона в двух взаимно перпендикулярных вертикальных плоскостях на определенный угол, ограниченный длиной поперечных пазов 4, 13.
Тензорезисторы 9 соединены выводными проводниками по схеме измерительного полумоста, выход которого соединен с входом измерительной аппаратуры (на чертеже не показана). В качестве измерительной аппаратуры может быть использована, например, измерительная система на базе измерительного комплекса MIC.
Тензометрический датчик перемещений работает следующим образом.
Датчик устанавливают вблизи исследуемого объекта, например, опоры моста, на грунте или на установленной в воде свае и закрепляют его на опорной плоскости от продольного смещения. На наружной поверхности граней куба 7 в зависимости от условий измерений закрепляют соответственно один, два или три упругих элемента 8 с тензорезисторами 9, ориентированные в необходимом направлении по трем взаимно перпендикулярным осям координат.
На опоре моста жестко устанавливают кронштейн (на чертеже не показан). При нагружении опоры моста ее деформация посредством кронштейна передается на входящий в контакт с ним упругий элемент 8, вызывая его изгиб и изменение сопротивления тензорезисторов 9. Образующиеся при этом электрические сигналы передаются на измерительно - вычислительный комплекс и отображаются в виде графика на экране монитора компьютера. Расшифровка результатов измерения производится программной обработкой графика с введением ранее определенных для данного упругого элемента тарировочных коэффициентов.
Предлагаемый тензометрический датчик перемещений позволяет одновременно производить измерения линейных деформаций мостовых опор и строительных конструкций по трем осям координат. Датчик прост в изготовлении и удобен в эксплуатации.
Изготовлен опытный образец вышеупомянутого датчика и опробован при испытании наплавного железнодорожного моста.
(56)
1. SU №141634 A, G 01 В 7/16, 1961
2. SU №193087 A, G 01 В 7/14, 1967
3. RU №2051329, C1, G 01 В 7/16, 1995
4. RU №2019788, C1, G 01 В 7/16 (прототип), 1994