double arrow

Фотоэлектрический метод с использованием следящих систем

Фотоэлектрическийметод измерения деформаций элементов конструкций используется в условиях одновременного нагружения механическими силами (растяжения, сжатия, кручения) и нагрева до 3000... 3500 К[2, 9].

Принципиальная схема измерения деформации растяжения с помощью фотоэлектрической следящей системы показана на рис. 1.4, (где 1 - осветитель; 2 - окно; 3 - светонепроницаемая камера; 4 -неподвижный захват;5 - образец; 6 - измерительный флажок; 7 - подвижный захват; 8 - объектив; 9 - фоторезистор; 10 - потенциометр; 11– каретка; 12 - электродвигатель; 13-перемещающийся груз; 14 – реостатный датчик).

Деформируемый образец закрепляется в захватах, из которых один неподвижен, а другой соединен с рычажным устройством. Образец, захватыизмерительный флажок, схема которого показана на рис. 1.5, находятся в светозащищенной камере с двумя смотровыми окнами. Осветитель подтачивает измерительный флажок. Изображение флажка проектируется с помощью объектива на два фоторезистора таким образом, чтобы граница освещенности проходила приблизительно посередине светочувствительного слоя каждого из них. Фоторезисторы, включенные в мостовую схему, укреплены на подвижной каретке, с которой жестко связан движокреостатного датчика. При нагружении механическими силами образец деформируется, и изображение флажка, находящегося на нижнем захвате, перемещается относительно фоторезисторов. Освещенный участок верхнего фоторезистора уменьшится, а нижнего - увеличится, что приведет к изменению их сопротивления. На выходе мостовой схемы (предварительно сбалансированной потенциометром) появляется напряжение разбалансировки . Двигатель, подключенный к усилителю, начинает работать, перемещая каретку до тех пор, пока она не примет новое положение, при котором мостовая схема уравновесится, и изображение флажков относительно фоторезисторов займет первоначальное положение. Перемещение каретки равно , где - линейное увеличение, даваемое объективом, - деформация образца. Электрический сигнал, снимаемый с реостатного датчика, пропорционален перемещению каретки, т.е. величине деформации образца .




Фотоэлектрические датчика, используемые в подобных измерительных системах, имеют высокую интегральную чувствительность при сравнительно невысоких напряжениях и обладают достаточно большой рабочей поверхностью, высокой стабильностью параметров и практически неограниченным сроком службы.



Суммарная погрешность измерения деформаций фотоследящим методом имеет несколько составляющих [9]: погрешности, обусловленные

свойствами элементов измерительной системы; погрешности, зависящие от качества изготовления и сборки узлов измерительной системы; погрешности, связанные с высокими температурами испытаний.

Погрешности, возникающие за счет выбора оптической системы незначительны, и ими можно пренебречь.

Погрешности от непараллельности плоскостей образца и фотоприемника составляют мм; 10-3мм, где - величина деформации. Погрешность, вызванная изменением условий освещения фоторезисторов при колебаниях температуры, равна мм. Погрешность, обусловленная температурнымградиентом вдоль смотрового окна, будет мм.

Перечисленные составляющие были вычислены как предельные значения. В результате расчетная суммарная погрешность фотоследящей измерительной системы без учета погрешности вторичного датчика составила

Экспериментальные испытания системы дали максимальную погрешность , что связано о неидентичностью условий освещения фоторезисторов. Эта неидентичность зависит от конструктивного исполнения высокотемпературной камеры, характера температурных полей внутри нее, расположения реперной отметки на образце, настройки измерительнойсистемы. Чувствительность таких оптических систем составляет 0,03 мВ/мкм.






Сейчас читают про: