RU174678U1

RU174678U1 - DEFORMATION SENSOR

Info

Publication number: RU174678U1
Application number: RU2017100389U
Authority: RU
Inventors: Павел Павлович Бардаев; Сергей Александрович Бокарев; Юрий Николаевич Мурованный; Андрей Михайлович Усольцев
Original assignee: Акционерное общество "СибНИТ", АО "СибНИТ"
Priority date: 2017-01-09
Filing date: 2017-01-09
Publication date: 2017-10-25

Abstract

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к оборудованию для измерения малых перемещений, и может быть использована для измерения деформаций в железобетонных, металлических и композиционных элементах строительных конструкций различного назначения. Датчик деформаций содержит опоры, элементы для неподвижной установки опор на испытуемом образце, упругую измерительную балку с наклеенными тензорезисторами. Датчик дополнительно снабжен фиксатором базы, жестко закрепленным в опорах посредством монтажных элементов, а каждая опора выполнена в виде магнитной шайбы с абразивным покрытием на ее основании. Концы упругой измерительной балки жестко прикреплены непосредственно к магнитным шайбам. Технический результат: повышение достоверности результатов измерений. 2 ил., 1 табл.The utility model relates to measuring equipment, namely, equipment for measuring small displacements, and can be used to measure strains in reinforced concrete, metal, and composite elements of building structures for various purposes. The deformation sensor contains supports, elements for fixed installation of supports on the test sample, an elastic measuring beam with glued strain gauges. The sensor is additionally equipped with a base lock rigidly fixed in the supports by means of mounting elements, and each support is made in the form of a magnetic washer with an abrasive coating on its base. The ends of the elastic measuring beam are rigidly attached directly to the magnetic washers. Effect: increasing the reliability of measurement results. 2 ill., 1 tab.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к измерительной технике, а более конкретно к оборудованию для измерения малых перемещений, и может быть использована для измерения деформаций в железобетонных, металлических и композиционных элементах строительных конструкций различного назначения.The proposed utility model relates to measuring equipment, and more specifically to equipment for measuring small displacements, and can be used to measure strains in reinforced concrete, metal and composite elements of building structures for various purposes.

Известен датчик деформации (см. патент РФ на изобретение №2280851, МПК: G01N 3/08), включающий опоры, контактирующие с испытуемым образцом, закрепленные на взаимно подвижных телескопически сопряженных корпусах, тензочувствительную упругую балочку с наклеенными тензорезисторами, при этом упругая балочка одним концом закреплена на одном из корпусов параллельно с испытуемым образцом, а второй конец балочки опирается на наклонную поверхность закрепленного на втором корпусе клина и устройства упругого прижима ножей к образцу. Устройство прижима опор к образцу выполнено в виде втулок, закрепленных посредством кронштейнов на каждом из корпусов, оси которых (втулок) перпендикулярны к оси испытуемого образца, в которых размещен подпружиненный шток с возможностью перемещения его в осевом и круговом направлениях с диаметрально расположенным штифтом, опирающимся либо на внешний относительно образца торец втулки в исходном положении, либо размещающимся под действием пружины диаметрально пазу, при этом шток упирается в испытываемый образец, прижимая опоры к образцу.A known strain gauge (see RF patent for the invention No. 2280851, IPC: G01N 3/08), including supports in contact with the test specimen, mounted on mutually movable telescopically coupled housings, a strain-sensitive elastic beam with glued strain gauges, while the elastic beam at one end mounted on one of the cases in parallel with the test sample, and the second end of the beam rests on the inclined surface of the wedge mounted on the second case and the device for elastic pressing of knives to the sample. The device for clamping the supports to the sample is made in the form of bushings fixed by means of brackets on each of the housings, the axes of which (bushings) are perpendicular to the axis of the test sample, in which a spring-loaded rod is placed with the possibility of moving it in axial and circular directions with a diametrically located pin supported either on the end face of the sleeve external to the sample in the initial position, or diametrically placed under the action of the spring, while the rod abuts against the test sample, pressing the supports against the sample .

Известное устройство относится к устройствам измерения удлинения испытуемого образца при его растяжении вплоть до разрушения. Для испытания строительных конструкций при кратковременных динамических нагрузках устройство использовать невозможно, так как оно не сможет выдержать знакопеременные многократные нагрузки и возникающие перекосы в процессе такой работы, следовательно, невозможно достоверно определить деформации под динамической нагрузкой.A known device relates to devices for measuring the elongation of a test sample when it is stretched up to fracture. To test building structures with short-term dynamic loads, the device cannot be used, since it cannot withstand alternating multiple loads and the resulting distortions in the process of such work, therefore, it is impossible to reliably determine strains under dynamic load.

Известен также датчик деформаций (см. патент РФ на полезную модель №67703, МПК: G01B 5/02, G01B 5/30, G01N 3/08), включающий опоры, элементы для неподвижной установки опор на испытуемом образце, упругую измерительную балку с наклеенными тензорезисторами, установленную с возможностью перемещения, причем опоры выполнены шаровыми, каждая в виде цилиндрической втулки с основанием, внутри которой установлен шаровой элемент, при этом концы упругой измерительной балки жестко закреплены непосредственно на шаровых элементах, а основания шаровых опор предназначены для установки опор на испытуемом образце, упругая измерительная балка предварительно протарирована.A deformation sensor is also known (see RF patent for utility model No. 67703, IPC: G01B 5/02, G01B 5/30, G01N 3/08), including supports, elements for fixed installation of supports on the test sample, an elastic measuring beam with glued strain gauges installed with the ability to move, and the bearings are made of spherical, each in the form of a cylindrical sleeve with a base inside which a ball element is installed, while the ends of the elastic measuring beam are rigidly fixed directly to the ball elements, and the base of the ball bearings is intended In order to install supports on the test specimen, the elastic measuring beam is pre-calibrated.

Недостатком данного устройства является необходимость постоянной тарировки перед проведением испытания и создание предварительного начального выгиба, что снижает достоверность результатов измерений.The disadvantage of this device is the need for constant calibration before testing and the creation of a preliminary initial deflection, which reduces the reliability of the measurement results.

Задача состоит в повышении достоверности результатов при испытаниях как в условиях динамических нагрузок, в частности при испытаниях мостовых сооружений, так и при статических испытаниях сооружений в различных погодных условиях и уменьшении времени на монтаж.The task is to increase the reliability of the results during tests both under dynamic loads, in particular when testing bridge structures, and during static testing of structures in various weather conditions and reducing installation time.

Для решения поставленной задачи датчик деформаций, содержащий опоры, элементы для неподвижной установки опор на испытуемом образце, упругую измерительную балку с наклеенными тензорезисторами, снабжен фиксатором измерительной базы, закрепленным в опорах датчика посредством монтажных элементов. При этом каждая опора датчика выполнена в виде магнитной шайбы с абразивным покрытием на ее основании, а концы упругой измерительной балки жестко прикреплены непосредственно к магнитным шайбам.To solve the problem, a deformation sensor containing supports, elements for fixed installation of supports on the test sample, an elastic measuring beam with glued strain gauges, is equipped with a measuring base lock secured to the sensor supports by means of mounting elements. Moreover, each sensor support is made in the form of a magnetic washer with an abrasive coating on its base, and the ends of the elastic measuring beam are rigidly attached directly to the magnetic washers.

Наличие в устройстве фиксатора измерительной базы, который позволяет устанавливать датчик всегда на одинаковую базу измерений, обеспечивает быстрое и надежное крепление датчика даже в стесненных условиях. Кроме того, выполнение датчика с использованием температурно-устойчивых материалов позволяет использовать его в различных погодных условиях, в частности при испытании и мониторинге сооружений как в северных районах с температурой до -50°С, так и в районах с высокой солнечной активностью при повышении температур в летний период до +70°С.The presence in the device of the clamp of the measuring base, which allows you to always install the sensor on the same measurement base, provides fast and reliable mounting of the sensor even in cramped conditions. In addition, the implementation of the sensor using temperature-resistant materials allows it to be used in various weather conditions, in particular when testing and monitoring structures both in the northern regions with temperatures up to -50 ° C, and in areas with high solar activity with increasing temperatures in summer period up to + 70 ° С.

Сущность технического решения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид датчика деформаций, на фиг. 2 - датчик деформаций, вид сверху.The essence of the technical solution is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a general view of a strain gauge, FIG. 2 - strain gauge, top view.

Предлагаемый датчик деформаций состоит из сводчатого упругого элемента 1 с наклеенными по мостовой схеме тензорезисторами, опор датчика 2, жестко закрепленных на магнитных шайбах 3 с абразивным покрытием 4, фиксатора измерительной базы 5 для монтажа и демонтажа датчика, влагонепроницаемого морозостойкого покрытия 6, провода для вывода данных 7 и монтажных винтов 8 для фиксатора базы.The proposed strain gauge consists of a vaulted elastic element 1 with strain gauges glued along the bridge circuit, sensor supports 2, rigidly mounted on magnetic washers 3 with an abrasive coating 4, a clamp of the measuring base 5 for mounting and dismounting the sensor, moisture-proof frost-resistant coating 6, wires for data output 7 and mounting screws 8 for the base lock.

Датчик предназначен для работы при температуре окружающей среды от -50°С до +70°С. Тензорезисторы, наклеенные на упругом элементе, объединены по мостовой схеме. Рабочий диапазон измерений составляет +/- 2 мм. Входное/выходное сопротивление устройства около 600 Ом. Для считывания показаний с датчика можно использовать различные системы измерения с напряжением питания от 2 до 10 В.The sensor is designed to operate at an ambient temperature of -50 ° C to + 70 ° C. Strain gages glued to an elastic element are combined in a bridge pattern. The working measurement range is +/- 2 mm. The input / output resistance of the device is about 600 ohms. To read the readings from the sensor, you can use various measurement systems with a supply voltage of 2 to 10 V.

Датчик работает следующим образом. Удерживая датчик за фиксатор измерительной базы 5, опоры датчика 2 закрепляются на образце при помощи магнитных шайб 3 с абразивным покрытием 4, затем с помощью монтажных винтов 8 фиксатор измерительной базы 5 снимается с датчика. Далее при деформациях образца, вызванных статическими или динамическими нагрузками, опоры датчика 2 смещаются, изменяя начальное состояние сводчатого упругого элемента 1. В наклеенных на сводчатый упругий элемент 1 тензорезисторах формируется электрический сигнал, пропорциональный величине перемещения опор датчика 2.The sensor operates as follows. Holding the sensor by the clamp of the measuring base 5, the supports of the sensor 2 are fixed to the sample using magnetic washers 3 with an abrasive coating 4, then using the mounting screws 8 the clamp of the measuring base 5 is removed from the sensor. Further, during deformation of the sample caused by static or dynamic loads, the supports of the sensor 2 are displaced, changing the initial state of the vaulted elastic element 1. An electrical signal is generated in the strain gauges glued to the vaulted elastic element 1, which is proportional to the displacement of the supports of the sensor 2.

Пример 1Example 1

На испытательной разрывной машине WDW-300E был установлен металлический образец площадью поперечного сечения 20×12 мм, деформации которого на каждом этапе нагружения от 5 до 65 кН были получены расчетным путем и затем эти деформации фиксировались с помощью датчика. Данные сведены в таблицу.A metal sample with a cross-sectional area of 20 × 12 mm was installed on the WDW-300E testing tensile testing machine, the deformations of which at each loading stage from 5 to 65 kN were obtained by calculation and then these deformations were recorded using a sensor. The data are tabulated.

Как видно из таблицы, среднее отклонение между расчетными и измеренными значениями составило не более 1% на каждом этапе нагружения.As can be seen from the table, the average deviation between the calculated and measured values was not more than 1% at each stage of loading.

Claims

A deformation sensor containing supports, elements for fixed mounting of supports on the test sample, an elastic measuring beam with glued strain gauges, characterized in that it is equipped with a base lock rigidly fixed in the supports by means of mounting elements, and each support is made in the form of a magnetic washer with abrasive coating on its basis, while the ends of the elastic measuring beam are rigidly attached directly to the magnetic washers.