ЕМКОСТНЫЙ ДАТЧИК ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ НАКОПЛЕНИЯ УСТАЛОСТНЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ

Предлагаемое устройство относится к измерительной технике, а именно к средствам определения усталостного повреждения конструкций и может быть использовано для определения длины и направления роста усталостной трещины в электропроводящих конструкциях.
Известен фольговый тензорезистор (А.с. СССР №1693367, 23.11.1991, Бюл. №43), содержащий чувствительный элемент, выполненный в виде замкнутого кольца, состоящего из последовательно соединенных проводников, к каждому из которых параллельно подсоединен дополнительный проводник с концентратором напряжений, и пару контактных площадок, размещенных на диаметрально противоположных сторонах кольца.
Недостатком данного тензорезистора является возможность фиксировать один, в случае идентичных выемок (концентраторов напряжений) в противолежащих дополнительных проводниках, или максимум два, в случае различных выемок в вышеуказанных проводниках, критических уровня усталостного повреждения конструкции. После разрыва фольги по выемкам в обоих противолежащих дополнительных проводниках тензорезистор не способен дальше фиксировать усталостное повреждение конструкции в данном направлении.
Наиболее близким к заявленному устройству по технической сущности и достигаемому техническому результату является емкостной датчик для измерения длины усталостной трещины (А.с. СССР №669181, 25.06.1979, Бюл. №23), содержащий изоляционную подложку и размещенную на ней обкладку гребенчатой формы, зубья которой выполнены разной ширины, монотонно изменяющейся по длине обкладки.
Недостатком датчика является то, что его необходимо наклеивать на исследуемую конструкцию так, чтобы направление зубьев совпадало с направлением максимальных механических напряжений, которое не всегда возможно выявить, особенно для сложных конструкций в условиях воздействия случайных циклических нагружений.
Техническим результатом предлагаемого емкостного датчика для определения степени накопления усталостных повреждений является упрощение использования путем исключения юстировки положения датчика на исследуемой конструкции.
Указанный технический результат достигается тем, что в емкостном датчике для определения степени накопления усталостных повреждений, содержащем чувствительный элемент, размещенный на изоляционной подложке, зубья чувствительного элемента выполнены в виде полукруглых полос, имеющих общий центр, ширина и радиусы которых монотонно возрастают.
На чертеже изображена схема предложенного емкостного датчика для определения степени накопления усталостных повреждений.
Датчик содержит изоляционную подложку 1, на которую наклеен чувствительный элемент 2, зубья 3 которого выполнены в виде полукруглых полос, имеющих общий центр, ширина и радиусы которых монотонно возрастают. Основание чувствительного элемента имеет электрический вывод 4, соединяемый вместе с исследуемой конструкцией 5 с измерителем емкости.
Работает емкостной датчик следующим образом.
Датчик наклеивают на поверхность электропроводящей конструкции, при этом ориентация его на конструкции не регламентируется. По мере накопления усталостных повреждений и роста усталостной трещины происходит разрыв чувствительного элемента в месте действия наибольших растягивающих напряжений, что приводит к скачкообразному изменению емкости чувствительного элемента относительно конструкции. В
дальнейшем при разрыве следующих зубьев чувствительного элемента, из-за того, что они имеют разное сопротивление, фиксируются различные скачкообразные, либо монотонно возрастающие, либо монотонно убывающие, изменения емкости, по которым судят о направлении развития усталостной трещины.
Число зубьев чувствительного элемента может быть большим, что обеспечивает возможность исследования роста трещины в течение продолжительного периода нагружения конструкции.