ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения деформаций конструкций, в частности строительных конструкций при динамических и статических испытаниях в полевых и лабораторных условиях.
Известен многоэлементный тензодатчик (патент РФ на полезную модель №62234, МПК G01B 7/16, опубл. 27.03.2007 г.) который содержит проволочный тензорезистор, включающий чувствительный элемент в виде решетки, приклеенной на диэлектрическую основу, которая закреплена с помощью клея на исследуемом образце из металла, пару изолированных проводов, предназначенных для соединения тензорезистора с измерительной системой, выводы которых спаяны с выводами решетки, а концы жестко закреплены на исследуемом образце вблизи тензорезистора, подложку из изоляционного материала, закрепленную на исследуемом образце под выводами решетки и изолированных проводов в месте их спайки, защитное покрытие для тензорезистора, выводов решетки и выводов изолированных проводов. Кроме того, датчик содержит трубку из поливинилхлорида для размещения в ней пары изолированных проводов, тензорезистор расположен внутри железобетонной конструкции, при этом диэлектрическая основа приклеена к арматурному стержню, выводы решетки согнуты в виде гармошки, подложка выполнена из липкой ленты, а защитное покрытие - из состава, включающего эпоксидную смолу, отвердитель и цемент, в процентном соотношении 55:15:30. В частных случаях подложка заявляемого тензодатчика выполнена из двух слоев скотча, а на арматурном стержне прочной нитью закреплена трубка, в которой помещены изолированные провода, выводы проводников с другой стороны (вторые выводы) герметизируются при помощи полиэтиленовой пленки. Известная конструкция обладает повышенной точностью измерений деформаций, но трудоемка в изготовлении. При этом изготовление данной конструкции в полевых условиях затруднено в виду выполнения технологически сложных операций (наклейка, пайка, изоляция). К тому же тензодатчик по патенту №62234 предназначен для измерения деформаций арматурного стержня внутри железобетонной конструкции.
За прототип полезной модели принято тензометрическое устройство (патент РФ на полезную модель №76118, МПК G01B 7/16, опубл. 10.09.2008 г.), которое предназначено для измерения деформаций бетона железобетонной конструкции и содержит рабочий тензорезистор, включающий чувствительный элемент в виде решетки, приклеенной на диэлектрическую основу, которая закреплена с помощью клея на исследуемом железобетонном образце, изолированные провода, выводы которых спаяны с согнутыми в виде гармошки выводами решетки, а концы жестко закреплены на исследуемом образце вблизи тензорезистора, и через многожильный кабель подключены к измерительной системе, изоляционную подложку в месте спайки выводов проводов и решетки. Дополнительно содержит диэлектрическую прокладку, наклеенную непосредственно на бетоне исследуемого образца, жесткую металлическую подложку, наклеенную на диэлектрическую прокладку, и компенсационный тензорезистор, который, как и рабочий, содержит чувствительный элемент в виде решетки, изолированные провода, выводы которых спаяны с выводами решетки, а концы жестко закреплены на исследуемом образце вблизи тензорезистора и через многожильный кабель подключены к измерительной системе, и изоляционную подложку в месте спайки выводов проводов и решетки, при этом рабочий тензорезистор наклеен непосредственно на бетон исследуемого образца, а компенсационный тензорезистор приклеен на жесткую металлическую подложку, помимо этого оба тензорезистора накрыты термоизоляционной крышкой и подключены к измерительной системе по полумостовой схеме.
Конструкция тензометрического устройства позволяет выполнять измерения деформаций на поверхности исследуемых конструкций. Однако такая конструкция является нетехнологичной при проведении испытаний строительных конструкций, а использование ее в полевых условиях затруднено в виду выполнения технологически сложных операций (наклейка, пайка, изоляция).
Задача полезной модели направлена на упрощение процесса подготовки тензорезисторов к испытаниям, особенно в полевых условиях, и снижение трудоемкости установки тензорезисторов на испытуемую строительную конструкцию.
Технический результат заключается в повышении надежности рабочего тензорезистора и в целом всего тензометрического устройства, а также в повышении точности измерений.
Предлагаемое тензометрическое устройство имеет общее с прототипом то, что содержит накрытые термоизоляционной крышкой рабочий и компенсационный тензорезисторы. Каждый тензорезистор состоит из чувствительного элемента, приклеенного на диэлектрическую основу. Как и в прототипе, компенсационный тензорезистор дополнительно приклеен на жесткую металлическую подложку, наклеенную на диэлектрическую прокладку. Выводы тензорезисторов спаяны с выводами изолированных проводов и через изолированные провода и многожильный кабель подключены к измерительной системе по полумостовой схеме.
В отличие от прототипа согласно полезной модели заявляемое тензометрическое устройство дополнительно содержит общую подложку для рабочего и компенсационного тензорезисторов, выполненную из оргстекла. Оба тензорезистора наклеены на общую подложку, причем рабочий тензорезистор наклеен непосредственно на нее, а компенсационный тензорезистор - через металлическую подложку и диэлектрическую прокладку, которая выполнена из двухстороннего скотча. Кроме этого, на общей подложке закреплены спаянные выводы тензорезисторов и изолированных проводов.
Место пайки выводов тензорезисторов с выводами изолированных проводов может быть изолировано термоусадочной трубкой, которая приклеена к подложке из оргстекла, или изолировано и приклеено к подложке из оргстекла с помощью эпоксидного компаунда.
Тензометрическое устройство в сравнении с прототипом обладает следующими преимуществами:
1) уменьшается трудоемкость изготовления устройства непосредственно на месте проведения испытания;
2) наличие общей подложки повышает качество и надежность устройства;
3) большая часть технологически сложных операций по изготовлению устройства производится в лабораторных условиях, что снижает вероятность повреждения датчиков;
4) поскольку подложка из оргстекла устойчива к атмосферным воздействиям, ударопрочная и влагоустойчивая, повышается надежность, качество и точность измерений.
На чертеже приведен общий вид предлагаемого тензометрического устройства.
Предназначенное для установки на поверхности испытуемой строительной конструкции 1 тензометрическое устройство содержит рабочий тензорезистор 2, и компенсационный тензорезистор 3, наклеенный на жесткую металлическую подложку 4. Подложка 4 наклеена на диэлектрическую прокладку 5, выполненную из двухстороннего скотча. Оба тензорезистора 2, 3 дополнительно наклеены на общую подложку 6, выполненную из оргстекла. Рабочий тензорезистор 2 наклеен непосредственно на подложку 6, а компенсационный тензорезистор 3 наклеен на подложку 6 через металлическую подложку 4 и диэлектрическую прокладку 5. На дополнительной общей подложке 6 закреплены также спаянные выводы тензорезисторов 7 и изолированных проводов 8, которые через многожильный кабель 9 подключены к измерительной системе 10 по полумостовой схеме. Оба тензорезистора 2, 3 накрыты термоизоляционной крышкой 11.
Изготовление тензометрического устройства осуществляется в несколько этапов. На подготовленную поверхность подложки из оргстекла 6 наклеивают рабочий тензорезистор 2 и через металлическую подложку 4 и диэлектрическую прокладку 5 компенсационный тензорезистор 3. Выводы 7 тензорезисторов 2, 3 спаивают с выводами изолированных проводов 8. Место пайки выводов тензорезисторов 2, 3 и проводов 8 предпочтительно изолировать термоусадочной трубкой, которую приклеивают к общей подложке 6 из оргстекла. Изоляцию и наклеивание спаянных выводов на подложке 6 из оргстекла можно производить и с помощью эпоксидного компаунда. При проведении испытаний на поверхность испытываемой конструкции 1 сначала наклеивают подложку 6 с тензорезисторами 2, 3. Сверху накрывают термоизоляционной крышкой 11. С помощью изолированных проводов 8 тензорезисторы 2, 3 подключают по полумостовой схеме к измерительной системе 10. После чего согласно установленным требованиям проводят испытания конструкций и в процессе испытаний измеряют возникающие деформации. Таким образом, в лабораторных условиях собирается высококачественно выполненное тензометрическое устройство, готовое к наклейке на подготовленную поверхность испытываемой конструкции 1 как в лабораторных условиях, так и непосредственно в полевых условиях, что уменьшает объем работ, снижает трудоемкость и повышает точность получаемых измерений.