CS249001B1

CS249001B1 - Strain gauge strain gauge

Info

Publication number: CS249001B1
Application number: CS842150A
Authority: CS
Inventors: Jiri Olmer
Original assignee: Jiri Olmer
Priority date: 1984-03-26
Filing date: 1984-03-26
Publication date: 1987-03-12
Also published as: CS215084A1

Abstract

Tenzometrický snímač poměrné deformace je tvořen dvojitým uzavřeným rámem, v jehož jedné střední části je přímo mezi přilehlými stranami dvojitého uzavřeného rámu napnutá první snímací fólie, zetímco na druhé střední části je druhá snímací fólie napnuta mezi reverzačními nástavci. Ha obou snímacích fóliích jsou připraveny tenzometry. První reverzační nástavec může být vytvořen ramenem, umístěným na střední podélné části dvojitého uzavřeného rámu, zatímco druhý protilehlý reverzační nástavec může být vytvořen ramenem, umístěným na podélné straně dvojitého uzavřeného rámu. Dvojitý uzavřený rám muže být s výhodou na jeho podélných stranách a na střední podélné části opatřen zářezy, kolmými k ose tenzometrického snímače. Snímač je využitelný zejména ve stavebnictví pro dynamické měření malých poměrných deformací.The strain gauge sensor of relative deformation is formed by a double closed frame, in one central part of which the first sensing foil is stretched directly between the adjacent sides of the double closed frame, while on the other central part the second sensing foil is stretched between the reversing extensions. Strain gauges are prepared on both sensing foils. The first reversing extension can be formed by an arm placed on the central longitudinal part of the double closed frame, while the second opposite reversing extension can be formed by an arm placed on the longitudinal side of the double closed frame. The double closed frame can advantageously be provided with notches on its longitudinal sides and on the central longitudinal part, perpendicular to the axis of the strain gauge sensor. The sensor is useful especially in construction for dynamic measurement of small relative deformations.

Description

Vynález se týká tenzometrického snímače poměrné deformace, určeného pro měření poměrných deformací zdivá a betonu, zvláště pak pro měření malých dynamických poměrných deformací.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a strain gauge of relative deformation intended to measure the relative deformations of masonry and concrete, and in particular to measure small dynamic relative deformations.

V současné době se pro měření poměrných deformací nejčastěji používá odporových lepených tenzometrů, které jsou provedeny bud jako drátkové, fóliové nebo polovodičové. Na povrch betonových konstrukcí se lepí odporové drátkové tenzometry s odměrnou délkou až 100 mm, která je dána rozměry kameniva betonu. Na cihlovém nebo kamenném zdivu je použití lepených tenzometrů problematické vzhledem k značné rozměrnosti a různorodosti jednotlivých složek zdivá. Polovodičové tenzometry nelze pro přímé lepení použít pro jejich malou odměrnou délku.At present, resistive bonded strain gauges, which are either wired, foil or semiconductor, are most commonly used for measuring relative deformations. Resistance wire strain gauges with a measuring length of up to 100 mm, which are given by the dimensions of concrete aggregate, are glued to the surface of concrete structures. On brick or stone masonry, the use of glued strain gauges is problematic due to the considerable size and variety of the individual masonry components. Semiconductor strain gauges cannot be used for direct bonding due to their small measuring length.

Měření poměrných deformací dynamického charakteru je na stavebních konstrukcích obtížné zpravidla již proto, že dynamické poměrné deformace bývají malé, někdy řádu 1 mikrometr/metr. Měření pak naráží na řaau obtíží při zpracování elektrického signálu velmi malé úrovně, nebot signál je zpravidla znehodnocen různými rušivými vlivy.Measurement of relative deformations of dynamic character is difficult on building constructions usually because the dynamic deformations tend to be small, sometimes of the order of 1 micrometer / meter. The measurement then encounters a number of difficulties in processing the electrical signal at a very low level, since the signal is usually devalued by various interferences.

Uvedené nedostatky odstraňuje tenzometrický snímač poměrné deformace poSle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že je tvořen dvojitým uzavřeným rámem, v jehož jedné střední části je přímo mezi protilehlými stranami dvojitého uzavřeného rámu napnuta první snímací fólie, zatímco v druhé střední části je druhá snímací fólie napnuta mezi reverzaóními nástavci, přičemž na obou snímacích fóliích jsou připevněny tenzometry. První reverzační nástavec může být vytvořen ramenem, umístěným na střední podélné části dvojitého uzavřeného ráínu, zatímco druhý proxiiehlý reverzační nástavec můžeThe aforesaid drawbacks are eliminated by the strain strain gauge according to the invention. It consists of a double closed frame in which one central portion is stretched directly between opposite sides of the double closed frame in the first scanning film, while in the second middle portion the second scanning film is stretched between the reversible extensions, with both the scanning films strain gauges are attached. The first reversible attachment may be formed by an arm positioned on the central longitudinal portion of the double closed wound, while the second proximal reversible attachment may

249 001249 001

- 2 být vytvořen ramenem, umístěným na podélné straně dvojitého uzavřeného rámu. Dvojitý uzavřený rám může být na jeho podélných stranách a na střední podélné části s výhodou opatřen zářezy, kolmými k ose tenzometrického snímače.2 be formed by an arm located on the longitudinal side of the double closed frame. The double closed frame can advantageously be provided with notches perpendicular to the axis of the strain gauge sensor on its longitudinal sides and on the central longitudinal part.

Výhodou tenzometrického snímače poměrné deformace je, že se síla, způsobená předpětím fólií, nepřenáší na čepy, nebot je zachycena tuhostí rámi. Další výhodou je zvýšení citlivosti měření tím, že vzdálenost mezi čepy osazenými na konstrukci je větší než délka rólií. Vysoké citlivesti lze dále dosáhnout použitím polovodičových tenzometrů s velkou deformační citlivostí, nalepených na róliích a zapojených do celého mostu tak, že jsou všechny aktivní. Přímé lepení polovodičových tenzometrů na zdivo neo© oexon není možné. Tenzometrický snímač podle vynálezu se může opakovaně používat, síla přédpětí fólií se nepřenáší na proměřovanou konstrukci a mechanickým uspořádáním a možností použití polovodičových tenzometrů se dosahuje velké citlivosti, malých odchylek od linearity a malé teplotní závislosti nulového údaje snímače. Další výhodou snímače v porovnání s jednofoliovým provedením je, že všechny tenzometry měří celou osovou poměrnou deformaci fólie.An advantage of the strain-strain transducer of relative deformation is that the force caused by the prestressing of the foils is not transmitted to the pins because it is absorbed by the stiffness of the frames. Another advantage is to increase the sensitivity of the measurement by the distance between the pins mounted on the structure being greater than the length of the rolls. Further, high sensitivity can be achieved by using semiconductor strain gauges with high deformation sensitivity, glued to the rolls and connected to the entire bridge so that they are all active. Direct bonding of semiconductor strain gauges to neo © oexon masonry is not possible. The strain gauge according to the invention can be reused, the biasing force of the foils is not transmitted to the measured structure and the mechanical arrangement and the possibility of using semiconductor strain gauges achieve high sensitivity, small deviations from linearity and low temperature dependence of zero sensor reading. Another advantage of the sensor compared to the single-film design is that all strain gauges measure the entire axial relative deformation of the film.

Tenzometrický snímač podle vynálezu je dále blíže vysvětlen na příkladu provedení podle přiloženého výkresu, kde obr. 1 značí tenzometrický snímač podle vynálezu v podélném řezu, obr. 2 značí půdorys tenzometrického snímače podle vynálezu a obr. 5 značí způsob zapojení tenzometrů v můstku u tenzometrického snímače poměrné deformace podle vynálezu.The strain gauge according to the invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawing, in which Fig. 1 shows a longitudinal section of the strain gauge according to the invention; according to the invention.

Snímač podle vynálezu se připevnňuje na pevné čepy 1 a 2 osazené na konstrukci. Cepy 1 a 2 se osazují do otvoru ve zdivu nebo v betonu a zatmelují se buá cementovou maltou nebo zálivkou z plastické hmoty. Na ocelovou konstrukci lze čepy 1 a 2 přivařit nebo přitmelit. Osazování se provádí za použití šablony. Čepy 1 a 2 jsou ve vyčnívající části opatřeny závitem a osazením. Na čepy se nasadí snímač otvory v dvojitém uzavřeném rámu £ a upevní se maticemi. Uvnitř dvojitého uzavřeného rámu £ jsou vyfrézovány otvory, ve kterých jsou napjaty dvě kovové snímací fólie 4 a Snímací fólieThe sensor according to the invention is mounted on fixed pins 1 and 2 mounted on the structure. Flanges 1 and 2 are fitted into the hole in the masonry or concrete and are filled with either cement mortar or grout of plastic. Pins 1 and 2 can be welded or sealed on a steel structure. Assembly is done using a template. The pins 1 and 2 are provided with a thread and a shoulder in the projecting part. The sensor is fitted with holes in the double closed frame 6 and fixed with nuts. Inside the double closed frame 6, holes are milled in which two metal foil 4 and foil foil 4 are stretched.

- 5 249 001 jsou připevněny k reverzačním nástavcům 6, 7, 8 a £ dvojitého uzavřeného rámu 2» které v kombinaci s příčnými zářezy 10, 11 a 12 umožňují opačný smysl deformace obou snímacích fólií 2 ^a 2· Obě snímací fólie £ a 2 jsou k reverzačním nástavcům 6, 7, 8 a 2 dvojitého uzavřeného rámu 2 připevněny příložkami a šrouby. Obě snímací fólie 2 ^a 5 3^SOU předepjaty silou, které zajiětuje jejich dostatečně velký vlastní kmitočet příčného kmitání. Na každé snímací fólii 2 a 2 jsou nalepeny v její ose dva polovodičové tenzometry 12, 14, 15 a 16, zapojené do Wheatstoneova můstku. V můstku jsou tenzometry zapojeny podle obr. >. při měření je snímač chráněn proti náhlým změnám teploty Krytem z pěnového polystyrénu.5 249 001 are attached to the reversible extensions 6, 7, 8 and 6 of the double closed frame 2 which, in combination with the transverse notches 10, 11 and 12, allow the opposite sense of deformation of the two film sheets 2 ^and 2. attached to the reversible extensions 6, 7, 8 and 2 of the double closed frame 2 with shims and screws. Both sensing film 2 ^and 5 3 ^SOU preload force that is large enough zajiětuje their own frequency of transverse vibration. Two semiconductor strain gauges 12, 14, 15 and 16 connected to the Wheatstone bridge are glued on each axis of film 2 and 2. The strain gauges are connected in the bridge according to Fig.>. during measurement, the sensor is protected against sudden changes in temperature with a polystyrene foam cover.

Tenzometrický snímač podle vynálezu se připevní svými dvěma koncovými otvory na dva čepy 1 a 2, osazene na povrcnu proměřované konstrukce. Deformace povrchu konstrukce se na základně mezi čepy 1 a 2 přenáší na dvojitý uzavřený ram 2 snímače. Při deformaci dvojitého uzavřeného rámu 2 jsou snímací fólie 2^a 5 °^sově deformovány v opačném smyslu. Deformace snímacích fólií 2 a £ se snímá tenzometry 12, 12» 15 ^a 15· Tenzometry 12, 14, 15 ^a 16 jsou zapojeny do celého Wheatstoneova můstku tak, že všechny pracují jako aktivní. Zpracování signálu z diagonály můstku se provádí běžnými metodami .The strain gauge sensor according to the invention is fastened by its two end holes to two pins 1 and 2 mounted on the surface of the measured structure. The surface deformation of the structure is transmitted to the double closed sensor frame 2 at the base between pins 1 and 2. Upon deformation of the double closed frame 2, the sensor film 2 ^and 5 ° of ^owls deformed in the opposite sense. Deformation of the sensing film 2 and £ is sensed with strain gauges 12, 12 »15 ^and 15 · Strain gauges 12, 14, 15 ^and 16 are involved in the whole of the Wheatstone bridge, so that all work as active. Signal processing from the bridge diagonal is carried out by conventional methods.

Vynález je využitelný zejména ve stavebnictví pro dynamické měření malých poměrných deformací.The invention is particularly useful in the construction industry for dynamic measurement of small relative deformations.

Claims

1. A strain gauge of relative deformation, characterized in that it is formed by a double closed frame (5), in which in one middle part the first scanning foil (4) is stretched directly between opposite sides of the double closed frame (5), while in the second middle part the second sensor film (5) is tensioned between the reversible extensions (6, 7), and strain gauges (15, 14, 15, 16) are attached to both the film (4, 5).

The strain gauge of relative deformation according to claim 1, characterized in that the first reversible extension (6) is formed by an arm placed on the central longitudinal part (17) of the double closed frame (5), while the second opposite reversible extension (7) is formed. an arm positioned on the longitudinal side (18) of the double closed frame (5).

5. The strain gauge of relative deformation according to claims 1 and 2, characterized in that the double closed frame (5) is provided with notches (10, 11, 12) perpendicular to its longitudinal sides (18) and its central longitudinal part (17). to the axis of the strain gauge sensor.