WO2018111135A1 - Датчик деформации - Google Patents
Датчик деформации Download PDFInfo
- Publication number
- WO2018111135A1 WO2018111135A1 PCT/RU2016/000909 RU2016000909W WO2018111135A1 WO 2018111135 A1 WO2018111135 A1 WO 2018111135A1 RU 2016000909 W RU2016000909 W RU 2016000909W WO 2018111135 A1 WO2018111135 A1 WO 2018111135A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- strain
- base
- sensor according
- elastic element
- sensitive elements
- Prior art date
Links
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 15
- KASDAGLLEDDKAA-UHFFFAOYSA-N [S--].[Sm++] Chemical compound [S--].[Sm++] KASDAGLLEDDKAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 claims description 5
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 claims description 3
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 claims description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 8
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000307 polymer substrate Polymers 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/16—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge
Definitions
- the invention relates to measuring technique, in particular to strain gauges, which are a film strain gauge glued to the measurement object, designed to measure the deformation of solids, and can be used to monitor the condition of high-strength materials and structures made of them.
- a strain gauge is known that contains a carbon filament as a strain gauge element, the ends of which are connected to electric wires for connecting to a recording apparatus in which the carbon filament is embedded in a matrix of non-conductive polymer material, while the carbon filament inside the matrix consists of particles of a critical length of 0.5 1 mm.
- the carbon thread can be made of high modulus carbon fiber.
- the matrix material should have an elastic modulus two or more times smaller than the elastic modulus of the carbon fiber.
- connection points of the carbon filament with electric wires for connecting to the recording equipment in the strain gauge can be embedded in a polymer matrix (RU 2360215 CI G01B7 / 16 Published: 06/27/2009).
- the disadvantage of this solution is the difficulty of mounting the strain gauge on the product and the low temperature resistance of the sensing element, which reduces the operational and metrological characteristics of the strain gauge.
- the glued semiconductor strain gauge comprises a polymer substrate, a strain-sensitive film and metal contacts located at the ends of the strain-sensitive film. It is additionally equipped with a carrier made of metal foil made in the form of two pads connected by threads, and a separating dielectric film formed on the carrier and repeating its shape.
- the strain-sensitive film is polycrystalline samarium monosulfide, formed on a dielectric film, and also follows the shape of the carrier, while the width of the filaments is within 5 ⁇ -200 microns.
- Metal contacts formed on platforms and partially on the threads of the strain-sensitive film, shunting it.
- Unshunted parts of the threads of the strain-sensitive film are electrically connected to each other in parallel, in addition, a polymer substrate is formed on the back of the carrier.
- the disadvantage of this solution is the complexity of installation, low temperature resistance, the presence of temporary creep.
- a strain gauge is also known that contains a linear displacement transducer in the form of an inductor and a core with a stand interacting with it and mounted on the surface of a deformable object through an elastic substrate (RF patent for utility model ⁇ ° 25346 of February 13, 02, prototype).
- RF patent for utility model ⁇ ° 25346 of February 13, 02, prototype When a controlled surface is deformed, the centers of the core coil and stand located at a distance equal to the base of the strain gauge are displaced relative to each other, and the relative deformation of the studied surface area is determined by the amount of displacement assigned to the base.
- the disadvantage of the prototype device is the low accuracy of the measurement, due to the heterogeneity of the elastic substrate under the coil and the core stand, leading to uncontrolled displacement of the centers of these sensor elements relative to the base points.
- the prototype device has limited operational capabilities due to the variability of the properties of elastic substrates (including loss of elasticity and narrowing of the strain measurement range) in a wide temperature range.
- the known device has a limitation on the minimum base, since it is due to the dimensions of the sensor elements, and cannot be less than half the length of the sensor elements in the direction of deformation.
- Known load cell (Official publication of the patent of the Russian Federation N ° 2349874 from 03.20.2009), containing one or more strain gages, an elastic coating that protects the strain gages from external influences, and a patch plate, characterized in that all three components of the sensor are glued into a single three-layer structure .
- the disadvantage of this load cell is that it is mounted on the surface of the test material by resistance welding or any other eight-point welding.
- the flexible base of this sensor greatly complicates this procedure.
- the objective of the invention is to provide a strain gauge strain gauge with a size of not more than 20 mm, easy to manufacture and install at the place of use.
- the technical result of the claimed technical solution is to miniaturize the size of the sensor while maintaining high sensitivity of the sensor, to increase resistance to high temperatures, to obtain maximum radiation resistance, to obtain the simplest synthesis technology and to increase the operating life.
- the deformation sensor containing a housing, a base, strain-sensitive elements with contacts, an elastic element, characterized in that it is made in the form of a beam, working on bending, mounted on the base on both sides, while a rigid lever connected to the center of the beam is connected to the rod, which, in turn, is connected to the supporting base by means of flexible hinges, while the strain-sensitive elements are formed on the beam and connected to the Witson bridge.
- the strain-sensitive elements are made of a substance selected from the group: samarium monosulfide, silicon, gallium arsenide, gallium nitride.
- the strain gauge elements are formed on the beam by thermal spraying in vacuum.
- the bearing base is fixed to the product by contact welding.
- the thrust is formed on a support base by laser cutting.
- the contacts of the electrical circuit of the Witson bridge are connected to the electrical leads by ultrasonic welding.
- the bearing base is made by chemical etching or milling or cutting.
- the strain gauge sensitive elements are glued to the elastic element.
- the strain gauge elements are formed on the beam by thermal spraying in vacuum.
- FIG. 1 strain gauge
- FIG. 2 elastic element
- the strain gauge is an all-metal construction in the form of a flat elastic beam-type element with a rigid center on the working surface of which strain gages are formed connected to the Witson bridge.
- the body of the elastic element by contact welding is fastened to the supporting base (1), the rigid center of the elastic element by contact welding is fastened to the rod, which is mechanically decoupled from the base.
- the supporting base (1) is welded to the surface of the object by contact welding.
- the strain gauge sensor is a device for measuring strain, which consists of: an elastic element (2), made in the form of a beam (7), working in bending.
- the beam (7) is fixed to the supporting base (1) on both sides by means of the nodes (8) for fastening the beam (7).
- a rigid lever (9) is connected to the center of the beam (7), connected to the rod (11), which in turn is connected to the supporting base (1) by means of flexible hinges (12).
- the strain-sensitive elements can be made of a substance selected from the group: samarium monosulfide, silicon, gallium arsenide, gallium nitride.
- Moving the end of the lever (9) causes a complex bend, deforming the beam (7), on which are the strain-sensitive elements (4) connected to the Witson bridge. Deformation of the beam (7) causes a change in the resistance of the strain-sensing elements (4), which is converted into an electrical signal proportional to the movement of the end of the lever.
- a rod (11) is attached to the lever (9), which is formed on the supporting base (1) by laser cutting and connected to the supporting base (1) by flexible hinges (12).
- the supporting base (1) is fixed to the product by contact welding (10).
- the rod (11) is connected to the base with flexible hinges (12), which ensures the integrity of the structure, ease of installation of the elastic element and a rigid orientation.
- a deformation sensor containing a housing, a base, strain-sensitive elements, an elastic element.
- the elastic element is made in the form of a bending beam mounted on the base on both sides, the beam is made with a rigid lever in the middle, the strain-sensitive elements are formed on the beam and connected to the Witson bridge, a link is attached to the lever, connected to the base by flexible hinges, and to the contacts strain sensors formed from samarium monosulfide, to obtain maximum radiation resistance connected electrical leads fixed on the other hand to the housing.
- a link (11) is attached to the lever (9), which is formed on the supporting base (1) by laser cutting.
- the supporting base (1) is fixed to the product by contact welding (10).
- the supporting base is made of 0.2 mm thick steel.
- a deformation sensor containing a housing, a base, strain-sensitive elements, an elastic element.
- the elastic element is made in the form of a bending beam mounted on the base on both sides, the beam is made with a rigid lever in the middle, the strain-sensitive elements are formed on the beam and connected to the Witson bridge, a link is attached to the lever, connected to the base by flexible hinges, and to the contacts strain sensors formed of polycrystalline silicon, to obtain the simplest synthesis technology connected electrical leads fixed on the other hand to the housing.
- a link (11) is attached to the lever (9), which is formed on the basis of (1) by laser cutting.
- the base (1) is fixed to the product by contact welding (10).
- the base is made of 0.2 mm thick steel.
- the rod (I) is connected to the base with flexible hinges (12), which ensures the integrity of the structure, ease of installation of the elastic element and rigid orientation.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к тензодатчикам, предназначенным для измерения деформации твердых тел, и может быть использована для контроля состояния высокопрочных материалов и конструкций из них. Датчик деформации, содержащий корпус, основу, тензочувствительные элементы с контактами, упругий элемент, отличающийся тем, что упругий элемент выполнен в виде балки, работающей на изгиб, закрепленной на основании с двух сторон, при этом к центру балки присоединен жесткий рычаг, соединенный с тягой, которая в свою очередь соединена с несущим основанием посредством гибких шарниров, при этом тензочувствительные элементы сформированы на балке и соединены в мост Уитсона. Использование изобретения позволит миниатюризировать размеры датчика с сохранением высокой чувствительности датчика.
Description
ДАТЧИК ДЕФОРМАЦИИ
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к тензодатчикам, представляющим из себя наклеиваемый на объект измерения пленочный тензорезистор, предназначенным для измерения деформации твердых тел, и может быть использована для контроля состояния высокопрочных материалов и конструкций из них.
Уровень техники
Известен тензодатчик деформации, содержащий в качестве тензочувствительного элемента углеродную нить, концы которой соединены с электропроводами для подключения к регистрирующей аппаратуре, в котором углеродная нить встроена в матрицу из неэлектропроводящего полимерного материала, при этом углеродная нить внутри матрицы состоит из частиц критической длины 0,5-1 мм.
В предлагаемом тензодатчике углеродная нить может быть выполнена из высокомодульного углеродного волокна. Материал матрицы должен иметь модуль упругости в два или более раз меньший, чем модуль упругости углеродного волокна.
Места соединения углеродной нити с электропроводами для подключения к регистрирующей аппаратуре в тензодатчике могут быть встроены в полимерную матрицу (RU 2360215 CI G01B7/16 Опубликовано: 27.06.2009).
Недостатком данного решения является сложность монтажа тензодатчика деформации на изделие и низкая температурная стойкость чувствительного элемента, что снижает эксплуатационные и метрологические характеристики датчика деформации.
Известен тензодатчик деформации в виде наклеиваемого полупроводникового тензорезистора (RU 2463686 CI G01B7/16 Опубликовано 10.10.12). Наклеиваемый полупроводниковый тензорезистор содержит полимерную подложку, тензочувствительную пленку и металлические контакты, расположенные на концах тензочувствительной пленки. Дополнительно снабжен носителем из металлической фольги, выполненным в виде двух соединенных нитями площадок, и разделительной диэлектрической пленкой, сформированной на носителе и повторяющей его форму. Тензочувствительная пленка является поликристаллическим моносульфидом самария, сформирована на диэлектрической пленке, и также повторяет форму носителя, при этом ширина нитей находится в пределах 5^-200 мкм. Металлические контакты сформированы
на площадках и частично на нитях тензочувствительной пленки, шунтируя ее. Незашунтированные части нитей тензочувствительной пленки электрически соединены между собой параллельно, кроме того, полимерная подложка сформирована на обратной стороне носителя. Недостатком данного решения является сложность монтажа, низкая температурная стойкость, наличие временной ползучести.
Также известен тензодатчик, содержащий преобразователь линейных перемещений в виде катушки индуктивности и взаимодействующего с ней сердечника с подставкой, закрепляемых на поверхности деформируемого объекта через эластичную подложку (патент РФ на полезную модель Ν°25346 от 13.02.02 г.- прототип). При деформации контролируемой поверхности центры катушки и подставки сердечника, расположенные на расстоянии, равном базе тензодатчика, смещаются относительно друг друга, и по величине смещения, отнесенного к базе, определяют относительную деформацию исследуемого участка поверхности. Недостатком устройства-прототипа является низкая точность измерения, обусловленная неоднородностью эластичной подложки под катушкой и подставкой сердечника, приводящая к неконтролируемому смещению центров указанных элементов датчика относительно базовых точек.
Устройство-прототип обладает ограниченными эксплуатационными возможностями из-за непостоянства свойств эластичных подложек (включая потерю эластичности и сужение диапазона измерения деформаций) в широком диапазоне температур. Кроме того, известное устройство имеет ограничение по минимальной базе, поскольку она обусловлена габаритами элементов датчика, и не может быть менее полусуммы длин элементов датчика в направлении деформации. Известен тензодатчик (Официальная публикация патента РФ N° 2349874 от 20.03.2009), содержащий один или несколько тензорезисторов, эластичное покрытие, защищающее тензорезисторы от внешнего воздействия, и коммутационную плату, отличающийся тем, что все три компонента датчика соединены клеевым способом в единую трехслойную конструкцию. Недостатком данного тезнодатчика является то, что он монтируется на поверхность исследуемого материала путём контактной сварки или любой другой сварки по восьми точками. Гибкое основание этого датчика значительно усложняет эту процедуру.
Сущность изобретения
Задачей изобретения является создание тензорезистивного датчика деформации размером не более 20 мм, простого в производстве и монтаже на место применения. Технический результат заявленного технического решения заключается в миниатюризации размеров датчика с сохранением высокой чувствительности датчика, в повышении стойкости к высоким температурам, в получении максимальной радиационной стойкости, в получении максимально простой технологии синтеза и в увеличении срока эксплуатации. Технический результат заявленного изобретения достигается за счет того, что датчик деформации, содержащий корпус, основу, тензочувствительные элементы с контактами, упругий элемент, отличающийся тем, что он выполнен в виде балки, работающей на изгиб, закрепленной на основании с двух сторон, при этом к центру балки присоединен жёсткий рычаг, соединенный с тягой, которая, в свою очередь, соединена с несущим основанием посредством гибких шарниров, при этом тензочувствительные элементы сформированы на балке и соединены в мост Уитсона.
В частном случае реализации заявленного технического решения тензочувствительные элементы выполнены из вещества, выбранного из группы: моносульфид самария, кремний, арсенид галлия, нитрид галлия. В частном случае реализации заявленного технического решения тензочувствительные элементы сформированы на балке методом термического напыления в вакууме.
В частном случае реализации заявленного технического решения несущее основание закреплено на изделии путём контактной сварки. В частном случае реализации заявленного технического решения тяга сформирована на несущем основании методом лазерной резки.
В частном случае реализации заявленного технического решения контакты электрической схемы моста Уитсона соединены с электрическими выводами методом ультразвуковой сварки.
В частном случае реализации заявленного технического решения несущее основание выполнено методом химического травления или фрезеровки или вырубки.
В частном случае реализации заявленного технического решения тензорезистивные чувствительные элементы приклеены к упругому элементу.
В частном случае реализации заявленного технического решения тензочувствительные элементы сформированы на балке методом термического напыления в вакууме.
Краткое описание чертежей
Детали, признаки, а также преимущества настоящего изобретения следуют из нижеследующего описания вариантов реализации заявленного технического решения с использованием чертежей, на которых показано:
Фиг. 1 - тензометр
Фиг. 2 - упругий элемент
Фиг.З - основа
На фигурах цифрами обозначены следующие позиции:
1 - несущее основание; 2 - упругий элемент; 3 - разварочная колодка; 4 - тензочувствительный элемент; 5 - электрические контакты разварочной колодки; 6 - крышка разварочной колодки; 7 - балка; 8 - узлы крепления балки; 9 - рычаг; 10 - места контактной сварки; 11 - тяга; 12 - гибкий шарнир.
Раскрытие изобретения
Датчик деформации представляет собой цельнометаллическую конструкцию в виде плоского упругого элемента балочного типа с жестким центром на рабочей поверхности которого сформированы тензорезисторы, соединенные в мост Уитсона. Корпус упругого элемента контактной сваркой скреплен с несущим основанием (1), жесткий центр упругого элемента контактной сваркой скреплен с тягой, которая механически развязана с основанием. При эксплуатации несущее основание (1) контактной сваркой приваривается к поверхности объекта.
Возникающее при деформации объекта напряжение через механическую развязку несущего основания передается на упругий элемент и преобразуется в деформацию его балки, приводящую к изменению электрического сопротивления тензорезисторов.
Согласно заявленному техническому решению, тензорезистивный датчик представляет собой устройство для измерения деформации, которое состоит из: упругого элемента (2), выполненного в виде балки (7), работающей на изгиб. Балка (7) закреплена к несущему основанию (1) с двух сторон посредством узлов (8) крепления балки (7). Также к центру балки (7) присоединен жёсткий рычаг (9), соединенный с тягой (11), которая в свою очередь соединена с несущим основанием (1) посредством гибких шарниров (12).
На балке (7) расположены полупроводниковые тензочувствительные резисторы, сформированные методом вакуумного синтеза и соединённые в мост Уитсона. В варианте реализации заявленного технического решения тензочувствительные элементы могут быть выполнены из вещества, выбранного из группы: моносульфид самария, кремний, арсенид галлия, нитрид галлия.
Перемещение конца рычага (9) вызывает сложный изгиб, деформирующий балку (7), на которой расположены тензочувствительные элементы (4), соединенные в мост Уитсона. Деформация балки (7) вызывает изменение сопротивления тензочувствительных элементов (4), которое преобразуется в электрический сигнал, пропорциональный перемещению конца рычага.
Для передачи малых перемещений к рычагу (9) прикреплена тяга (11), которая сформирована на несущем основании (1) методом лазерной резки и соединена с несущим основанием (1) гибкими шарнирами (12). Несущее основание (1) закреплено на изделии путём контактной сварки (10).
Тяга (11) соединена с основой гибкими шарнирами (12), что обеспечивает целостность конструкции, удобство монтажа упругого элемента и жёсткую ориентацию. При монтаже на изделие, деформацию которого необходимо определить, деформационная база составляет L=15 мм. Благодаря соединению тяги (11) с рычагом (9) упругого элемента (2) смещение, получаемое тягой, передаётся балке (7), что вызывает в ней сложный изгиб, пропорциональный отношению длины базы L и размерам балки (7). Это соотношение является усиливающим коэффициентом деформации, что позволяет миниатюризировать размер тензометра и таким образом добиться поставленной задачи. Для снятия электрического сигнала с чувствительных элементов, расположенных на балке (7), к контактам электрической схемы моста Уитсона методом ультразвуковой сварки
подсоединены электрические выводы (5), зафиксированные с другой стороны на разварочной колодке (3). Разварочная колодка (3) зафиксирована на сборке несущего основания (1) и упругого элемента свободными выводами корпуса методом контактной сварки. Разварочная колодка (3) закрывается крышкой (6). Пример 1:
Датчик деформации, содержащий корпус, основу, тензочувствительные элементы, упругий элемент. Упругий элемент выполнен в виде балки, работающей на изгиб, закрепленной на основании с двух сторон, балка выполнена с жёстким рычагом посередине, тензочувствительные элементы сформированы на балке и соединены в мост Уитсона, к рычагу прикреплена тяга, соединенная с основой гибкими шарнирами, а к контактам тензочувствительных элементов, сформированных из моносульфида самария, для получения максимальной радиационной стойкости подсоединены электрические выводы, зафиксированные с другой стороны на корпусе.
Для передачи малых перемещений к рычагу (9) прикреплена тяга (11), которая сформирована на несущем основании (1) методом лазерной резки. Несущее основание (1) закреплено на изделии путём контактной сварки (10). Несущее основание выполнено из стали толщиной 0,2 мм.
Пример 2:
Датчик деформации, содержащий корпус, основу, тензочувствительные элементы, упругий элемент. Упругий элемент выполнен в виде балки, работающей на изгиб, закрепленной на основании с двух сторон, балка выполнена с жёстким рычагом посередине, тензочувствительные элементы сформированы на балке и соединены в мост Уитсона, к рычагу прикреплена тяга, соединенная с основой гибкими шарнирами, а к контактам тензочувствительных элементов, сформированных из поликристалического кремния, для получения максимально простой технологии синтеза подсоединены электрические выводы, зафиксированные с другой стороны на корпусе.
Для передачи малых перемещений к рычагу (9) прикреплена тяга (11), которая сформирована на основе (1) методом лазерной резки. Основа (1) закреплена на изделии путём контактной сварки (10). Основа выполнена из стали толщиной 0,2 мм. Тяга (И) соединена с основой гибкими шарнирами (12), что обеспечивает целостность конструкции, удобство монтажа упругого элемента и жёсткую ориентацию. При монтаже
на изделие, деформацию которого необходимо определить, деформационная база составляет L=15 мм. Благодаря соединению тяги (11) с рычагом (9) упругого элемента (2) смещение, получаемое тягой, передаётся балке (7), что вызывает в ней сложный изгиб, пропорциональный отношению длины базы L и размерам балки (7). Это соотношение является усиливающим коэффициентом деформации, что позволяет миниатюризировать размер тензометра и таким образом добиться поставленной задачи.
Claims
1. Датчик деформации, содержащий корпус, несущее основание, тензочувствительные элементы с контактами, упругий элемент, отличающийся тем, что упругий элемент выполнен в виде балки, работающей на изгиб, закрепленной на несущем основании с двух сторон, при этом к центру балки присоединен жёсткий рычаг, соединенный с тягой, которая в свою очередь соединена с несущим основанием посредством гибких шарниров, при этом тензочувствительные элементы сформированы на балке и соединены в мост Уитсона.
2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что тензочувствительные элементы выполнены из вещества, выбранного из группы: моносульфид самария, кремний, арсенид галлия, нитрид галлия.
3. Датчик по п.1, отличающийся тем, что тензочувствительные элементы сформированы на балке методом термического напыления в вакууме.
4. Датчик по п.1, отличающийся тем, что несущее основание закреплено на изделии путём контактной сварки.
5. Датчик по п.1, отличающийся тем, что тяга сформирована на несущем основании методом лазерной резки.
6. Датчик по п.1, отличающийся тем, что контакты электрической схемы моста Уитсона соединены с электрическими выводами методом ультразвуковой сварки.
7. Датчик по п.1, отличающийся тем, что несущее основание выполнено методом химического травления или фрезеровки или вырубки.
8. Датчик по п.1, отличающийся тем, что тензорезистивные чувствительные элементы приклеены к упругому элементу.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016149584 | 2016-12-16 | ||
| RU2016149584A RU2658089C1 (ru) | 2016-12-16 | 2016-12-16 | Датчик деформации |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2018111135A1 true WO2018111135A1 (ru) | 2018-06-21 |
Family
ID=62559656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2016/000909 WO2018111135A1 (ru) | 2016-12-16 | 2016-12-22 | Датчик деформации |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2658089C1 (ru) |
| WO (1) | WO2018111135A1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110411688A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-11-05 | 广州市城市规划勘测设计研究院 | 一种支座安全监测装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2759175C1 (ru) * | 2020-12-08 | 2021-11-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петрозаводский государственный университет" | Ёмкостный датчик деформации |
| RU2759176C1 (ru) * | 2020-12-08 | 2021-11-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петрозаводский государственный университет" | Ёмкостный датчик деформации |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU945634A1 (ru) * | 1980-12-24 | 1982-07-23 | Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Испытательных Машин,Приборов И Средств Измерения Масс | Датчик деформаций |
| RU2293955C1 (ru) * | 2005-09-02 | 2007-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Управляющая компания "ВИП" | Тензопреобразователь давления |
| RU2323555C1 (ru) * | 2006-11-24 | 2008-04-27 | Российская Федерация в лице Федерального агентства по атомной энергии | Способ изготовления печатной платы |
| RU2389973C2 (ru) * | 2008-07-30 | 2010-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" | Способ изготовления тензорезисторов для измерения деформаций поверхности |
| RU117085U1 (ru) * | 2011-11-10 | 2012-06-20 | Владимир Васильевич Михайлов | Подъемник |
| RU144842U1 (ru) * | 2014-03-26 | 2014-09-10 | Елена Евгеньевна Кашичкина | Контактный мостик электромагнитного коммутационного аппарата |
| US20150296607A1 (en) * | 2014-04-11 | 2015-10-15 | Apple Inc. | Electronic Device With Flexible Printed Circuit Strain Gauge Sensor |
| CN204944731U (zh) * | 2015-08-18 | 2016-01-06 | 熊辉 | 高性能薄膜压力传感器 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| UA28316A (ru) * | 1996-06-05 | 2000-10-16 | Технічний Науково-Виробничий Центр "Том" | Тензорезисторный датчик силы |
| RU2349874C1 (ru) * | 2007-11-07 | 2009-03-20 | Юрий Петрович Степаненко | Датчик деформации тензорезисторный |
| CN102435353B (zh) * | 2011-09-15 | 2013-07-10 | 北京航空航天大学 | 基于柔性Roberts机构的两级力分辨率的力传感器 |
| WO2015143281A1 (en) * | 2014-03-21 | 2015-09-24 | President And Fellows Of Harvard College | Monolithic, multi-axis force sensor |
-
2016
- 2016-12-16 RU RU2016149584A patent/RU2658089C1/ru active
- 2016-12-22 WO PCT/RU2016/000909 patent/WO2018111135A1/ru active Application Filing
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU945634A1 (ru) * | 1980-12-24 | 1982-07-23 | Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Испытательных Машин,Приборов И Средств Измерения Масс | Датчик деформаций |
| RU2293955C1 (ru) * | 2005-09-02 | 2007-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Управляющая компания "ВИП" | Тензопреобразователь давления |
| RU2323555C1 (ru) * | 2006-11-24 | 2008-04-27 | Российская Федерация в лице Федерального агентства по атомной энергии | Способ изготовления печатной платы |
| RU2389973C2 (ru) * | 2008-07-30 | 2010-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" | Способ изготовления тензорезисторов для измерения деформаций поверхности |
| RU117085U1 (ru) * | 2011-11-10 | 2012-06-20 | Владимир Васильевич Михайлов | Подъемник |
| RU144842U1 (ru) * | 2014-03-26 | 2014-09-10 | Елена Евгеньевна Кашичкина | Контактный мостик электромагнитного коммутационного аппарата |
| US20150296607A1 (en) * | 2014-04-11 | 2015-10-15 | Apple Inc. | Electronic Device With Flexible Printed Circuit Strain Gauge Sensor |
| CN204944731U (zh) * | 2015-08-18 | 2016-01-06 | 熊辉 | 高性能薄膜压力传感器 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110411688A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-11-05 | 广州市城市规划勘测设计研究院 | 一种支座安全监测装置 |
| CN110411688B (zh) * | 2019-07-31 | 2020-11-24 | 广州市城市规划勘测设计研究院 | 一种支座安全监测装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2658089C1 (ru) | 2018-06-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101461694B1 (ko) | 접촉 검출기를 포함하는 장치 | |
| US7508189B2 (en) | Micro-electromechanical system (MEMS) based current and magnetic field sensor having improved sensitivities | |
| US4616511A (en) | Tactile sensor | |
| RU2658089C1 (ru) | Датчик деформации | |
| Elbestawi | Force measurement | |
| CN112888912B (zh) | 具有结构化承载件的应变测量结构 | |
| EP1029225B1 (en) | A strain gauge strip and applications thereof | |
| US6647797B2 (en) | Strain gauge strip and applications thereof | |
| KR101179169B1 (ko) | 변형률계를 구비한 온도 보상 로드 셀 | |
| US6865960B2 (en) | Capacitive microsystem for recording mechanical deformations, use and operating method | |
| KR102179016B1 (ko) | 반도체형 스트레인 게이지를 적용한 로드셀 | |
| CN113984254B (zh) | 一种夹紧力测量传感器 | |
| RU2481669C2 (ru) | Наклеиваемый полупроводниковый тензорезистор | |
| CN114152374B (zh) | 一种基于光纤布拉格光栅的高精度微型扭矩传感器 | |
| EP3933365B1 (en) | Force sensor assembly and a method for measuring a force | |
| KR101278679B1 (ko) | 다지점 햅틱 센싱 장치 및 이를 포함하는 시스템 | |
| Cao et al. | Calibration technique for MEMS membrane type strain sensors | |
| RU2286555C2 (ru) | Тензометрический первичный преобразователь давления с компенсацией дрейфа нуля и мембрана для него | |
| KR102498987B1 (ko) | 하중 검출 장치 | |
| RU78926U1 (ru) | Весоизмерительное устройство | |
| RU2252400C1 (ru) | Датчик сдвиговых напряжений | |
| RU2082082C1 (ru) | Устройство для измерения деформаций гибких оболочек летательных аппаратов | |
| KR20060055682A (ko) | 스트레인게이지 센서 | |
| WO2018170998A1 (zh) | 变形测定装置 | |
| Elbestawi | 19.3 Force Measurement |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 16923892 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 16923892 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |