Фотоупругий датчик деформаций

Фотоупругий датчик деформаций

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Устройство относится к измерительной технике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей фотоупругого датчика деформаций за счет увеличения диапазона измерения исследуемых деформаций. Это достигается тем, что он снабжен усилителем-преобразователем 11 сигналов фотоэлектрического преобразователя 10, двумя настроенными на минимальный и максимальный уровни сигналов усилителя-преобразователя 11 компараторами 12 и 13, входы которых соединены с выходом усилителя-преобразователя 11, основным и дополнительным триггерами 14 и 15, четырьмя логическими схемами И 16, 17, 18 и 19, двумя логическими схемами ИЛИ 20 и 21, двумя дифференциаторами 22 и 23, реверсивным счетчиком 24 и цифровым индикаторным элементом 25, соединенными между собой так, что при возрастании нагрузки и периодическом возрастании и убывании сигнала с фотоэлектрического преобразователя 10 в счетчике запоминается число пройденных максимумов и минимумов, а при изменении направления нагрузки в сторону разгрузки это число уменьшается на соответствующее число максимумов и минимумов, пройденных в обратном направлении. Реализация устройства позволяет снизить стоимость аппаратуры для статических испытаний машиностроительных конструкций. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 С 01 В 11/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

М А ВТОРСКОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4.319469/25-28 (22) 26.10.87 (46) 15.07,89, Бюл, № 26 (72) Г,О,Агзибеков, А.А,Красильников, И.И.Никифоров, Л,Б,Соболев и В,А,Трушин (53) 531.781.2(.088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 800624, кл. G 01 В 11/18, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 1137295 кл. G OI,B ll/18, 1983. (54) ФОТОУПРУН1Л ДАТ ИК ДЕФОР11АЦДИ (57) Изобретение относится к измерительной технике, Цель изобретения расширение функциональных возможностей фотоупругого датчика деформаций эа счет увеличения диапазона измерения исследуемых деформаций, это дости гае тся тем, что он снабжен уоили телем-преобразователем Il сигналов фотоэлектрического преобразователя

10, двумя настроенными на минимальный и максимальный уровни сигналов усили„„SU„, 1493866 А 1

2 теля-преобразователя I 1 компар атор ами 12 и 13 входы которых соединены с выходом усилителя-преобразователя

11, основным и дополнительльным триггерами 14 и 15, четырьмя логическими схемами И 16 — 19, двумя логическими схемами ИЛИ 20 и 21, двумя дифференциаторами 22 и 23, реверсивным счетчиком 24 н цифровым индикаторным элементом 25, соединенными между собой так, что при возрастании нагрузки и периодическом возрастании и убывании сигнала с фотоэлектрического преобразователя 10 в счетчике запоминается число пройденных максимумов и минимумов, а при изменении направления нагрузки в сторону разгрузки это число уменьшается на соответствующее число максимумов и минимумов, пройденных в обратном направлении. Реализация устройства позволяет снизить стоимость аппаратуры для статических . испытаний машиностроительных конструкций. 2 ил.

149 3866 ур»вня си г??е:l(>13 усилителя-преобр аз >в ?теля 11 к<>мпарагор»в 12 и 13, вх»,„ы к«т >ры с<> .,1?<не??ь(с выходом уси:1??тел я-??;) е. L> j> J:3»?3?t r(il>I 1 1 ° » cí(>вной п»п»;I II;I I < J> ь>я>и гри гг(pt l 14 и 15 ч< Гllj>(< I l< Itlcк>lх (>(.< >Pi>I И 16 19 цне l <(ч =(1 и (>:<. . (. ?1. !И 20 и 2 ), 55

Из»бретение относится к измерительH»tt технике и может быть использ(>(3ано tlpH экспериментапьH»M опредеiI >IItH деф»рмаций в деталях мац>ин и

5 э>л е ме нт «х к«н с тру кций, >1елью и.зобретения является увели— челне диапаз»на измерения исследуемых деформаций., !ель достигается введением усилителя-преобразователя сигналов фотоэ;(«ктриче ского преобразователя, двух настроенных на максимальный и минималь(п?й уровни сигнала компарагоров, основного и дополнительного тригге- )5 р»в, четырех логических схем И и двух логических схем ИЛИ, двух дифференциаг»р»в, реверсивного счетчика и цифр овог» индикатор н»го элемента, соединенных между собой так, что 20 при возр аст анин нагрузки и периодиэрастatllttt и убывании сигнала с фотоэлектрического преобразователя 13 счетчике запоминается число максимумов и минимумов, а при измене- 25 нии направления нагружения (разгрузке) э го т?зспо уменыцается на соответствующее число максимумов и минимумов си гнал а, пройденных в обратном

?(алр аил<зНИИ, 30

HII фи г ° 1 представлена схема фотоупруг«г» дагчик:? деформаций на фиг, 2 — временная ли игр агма выходног» си гнала с фотоэлектрического преобр аз» вателя °

Ф»тоуl>j)yl ий да (чик деформаций содержит ис I »чник 1 излучения, излучаюций и приемный в»;1»конно-оптические светов»ды 2 и 3, з акр е((?(енную на конце свет»вод«в 2 и 3 обойму 4 с поля 40 ризагор»м 5 и фазосдвигающими пластин а ми 6, фо т »у (lp у ги и чу в с г ви тел ь ны и элемент 7, предназначенный для ycra нонки на уч ?стке подготовленной для не г» 3<. 1> к ап ь««) ?t отр ажающе и повер хн»сти 8 исследуемого объекта 9, фотоэлектрическии Ilp(."образ»вигель 10, соед?1неп?и.?? 1 с другим концом приемноI.<> свет» з«да 3, усилитель-пр еобр,?..3<>ватель 11 си (иолов фотоэлектрическ»г > пре»бр;?эонагеля 10, два настроенIII IX на .ц(ьч<м<??(ь?п<й и максимальный

Л?за дифференциат(>ра 22 и 23, реверсивный счетчик 24 и цифровой индикаторный элемент 25, прямой и инверсный установочнь?е входи? основного триггера 14 соединены соогветственно с выходами компараторов 12 и 13, а прямой и и ивер сный Hht ходы — с»» тве т ственн» с входами первого дифференци ат»p а 22 и первой логической схем1 И 16, и второго дифференциатора 23 и второй логической схем) И 17, выходы диффер енци атор ов соеди не ны с входами первой логической схем>1 ИЛИ 20, входы второй логической схем(ИЛИ 21 соединены соответственно с выходами первых двух логических схем И 16 и 17 а ее выход — с «дним из установочных входов допол(ител(- ного три ггера 15, выход первой логической схемы ИЛИ 20 соединен с пер вымя входами тре, ьей чегвертой логических схем И 18 и

19, вторые входы логических схем И

18 и 19 соединены соответственно с прямым и инверсным выходами допол?зител ьно го три ггер а 15>,а вых»дь? — с входами сложения и 1?ычи гания рег<ерси вного счетчик?т 24, вторые входь> первой и второй логических схем И 16 и 1 7 соединены с»ответ стве нно с вы— ходами компара горов 12 и 13, à 13(? ход реверсивного счетчика 24 соединен с цифровым индик,r»j)II(1M элементом 25, Устройство работает следук>?цим образом, Свет от источника l и.злуче>?ия (фиг. 1) Ito излучающему свет»воду 2 проходит через поляризà r»p 5 и попадает на фотоупругий чувствительный элемент 7, усгзновленный на испытываемом объекте 9, Под действием механических напряжений, действующих на фотоупругий чувствительный элем нт 7, в пучке света, отраженном от поверхности 8, появляется составляющая излучения, вызванная явлением фотоупругости ° Пройдя через фазосд)зига?ацие пластины 6, составляющие отр аже нного снегов»го потока интер ферируют> поскольку между этими составляющимии имеется оптическая р аз ность хода, пропорциональная механическому напряжению, действующему на фотоупругий чувствительный элемент 7.

Отр аженны?1 световой поток по приемному световоду 3 поступает на фотоэ.?ектрический пре<гбразователь 10, В фотоэлектрическом преобразователе )0

l 49 3В66 интенсивность светового потока выхо> дящего из приемного свет«вода 3, пре«б р азует ся в электрический сигнал.

В случае постепе)и<ого нагружения испь ть) ваемой де тали, электрический си гцал на вь)ходе фотоэлектрического преобразователя проходит последовательно ряд экстремумов (фиг,2), Д<гя облегчения дан ьнейшей обработки выходногоо си гнала у сипи тель-пр еобр а зователь 11 переводит положительный ц отри),агел ьный экстремумы в сигналы высокого и низкого уровней, которые и поступают на входы двух компараторов 12 и 13, На выходе компаратора

12 появля< тся импульс прц постижении макси мума вх<. диого си гнал а, а на выходе компаратора 13 — црц достижении минимума, С выхода в к«мпар атаров 12 и !

3 сигналы пас rуцакш ца входы îcöовного триl герà 14 )<> — типа, Выходные сигналы три ггера )4 после диффере)гци- рования в дцфферецциаг«рах 22 и 23 суммируются в пер ной ло гп че ской схеме ИЛ!! 20 и п«ступ тют на один из входов I схем) И 19

> к другому входу которой подключен и н!) <= P сIII>l! 1 в) I х«,1 !7<)71<) Jl II)I Г< л I но ГО триггера 15. На этом выходе триггера 15 имеется высокий логический уровень, паэт аму импульсь< с выхода ло гиче ск«й схемы И. !И 20 IIp оходя т на су <мирующий вход реверсивного импульсц«га счетчика 24. Если с выхода одного и того же компаратара 12 ипи 13 поступаюг подряд два импульса одной полярности, то второй импульс

Етроходит через логические схем< И 16 или 1, далее через логическую схему

ИЛИ 21 п«ступает ца установочный вход дапо;)ни гельцоео триггера 15, вызывая пере Inn!<)a<=7!!7< последнего, На выходе дополни тел ьц«г о триггер а 15 у стацавпивается ьыс«кий поги <еский уровень, поэтому импульсы с выхода первои логическои схе <ы ИЛИ 20 проходят через JI«I vs< clван как в н Ilo средсгвенц«м виде для управления цифроезым индикаг«рным элементом, так и для дальнейшей «! работки информации на ЭВМ.

Таким «браэ«м, ца вых«де счетчика 24 всегда фиксиру< r< я количество импульсов, с<ц) гне гс г<)y!< III е количеству I!«Jly!7<.p!I<)ц . в с! а I:ц ческ;»1 характеристики, а в конечном сче ге, уровHI0 механической и а гр у з кц с точцо ст ь ) до ближайшего экс гремума.

По сравнению с прог<>типом реали5 зация предложенного устройства позго-ляет значительна снизите стоимость аппратуры для статических испытаний машиностроительных конструкций, 1О

Фар мул а изобретения

Фатоупругцй датчик деформаций, содержащий источник 71злучеция излу> чающий и приемный волоконца-апти че ские световоды, з акрепленцую на конце световодов обойму с п<)ляризаторам и фазосдвигаю)иимц пластинами, фотаупру гий чувствительный элемент, пр една ) наче нный для устац<)вкч III учас гке подготовленной для нега зеркальной отражающей поверхности исследуемог < объекта, и фотоэлектрический преобразователь, соединен<и гй с дру)им

25 концом приемного свет«вода, о т л ич а ю щи и с я тем, чго, с целью увеличения диапазон<) цзмере)п1я исследуемых деформаций <) ll снабжен усллителем-преофазова гелем <э<гнал«в фотоэлектрического пре«бра ователя, двумя цастроеннь)ми ца мцнималь!II>!11 и макСЦ Ма>7 ЬЕП><й УРО В 7111 СЦ 1 II ) )77 У СНЕ<71 TL П1I преобраэовагепя I«) I!1;Ip1, че гырьмя логцческимц схема;иl 11, днуМН J!агичеСкими схемами ИЛИ, двумя дцффер е цци аторами, реверсивным сч< гчцком 77 ццф4<) р вь)м ицдикаl ор)1ь<м эпеме! I I «>I, прямой и инверсный установочные входы основного триггера с«еде<не)77,7 соатнетсгвенно с выходами компар атаров, а прямой и инверсный выходы — со«гветст венца с входами первого диффер< цццагора и первой логичесе.ай схемы И и второго дцфференциатора и втор«й логической схем 7 И, выходы диффер ецци атаров соединены с входами перв«й логической схеме ИЛИ, входе) втоРой логи Ееской схемы ИЛИ соединены соответственно с вь)ходаьы первых двух логических схем И, а ее выход — с одцим из установочных входов дополнительного триггера, выход первой логической схе55 мы ИЛИ соединен с первыми входами гретьеи и четвертой логических схем

И > вторые входы этих логических схем

И соединены с«огне rcтве»II<> с прямым

149 3866 фие 2

Составитель Н. Тимошенко

Редактор М. Б андур а Те хр ед А. Кравчук Корректор О. кравцова

Заказ 4090/38 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101 и инверсным выходами дополнительного

\ триггера, а выходы — с входами сложения и вычитания реверсивного счетчика, вторые входы первой и второй логических схем И соединены соответственно с выходами компараторов, а выход реверсивного счетчика соединен с цифровым индикаторным элементом.