Партнерка на США и Канаду по недвижимости, выплаты в крипто
- 30% recurring commission
- Выплаты в USDT
- Вывод каждую неделю
- Комиссия до 5 лет за каждого referral
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ | (19) | RU | (11) | 2447104 | (13) | C1 | |
(51) МПК C08L63/00 (2006.01) |
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ |
(21), (22) Заявка: /05, 05.10.2010 (24) Дата начала отсчета срока действия патента: Приоритет(ы): (22) Дата подачи заявки: 05.10.2010 (45) Опубликовано: 10.04.2012 (56) Список документов, цитированных в отчете о Адрес для переписки: | (72) Автор(ы): (73) Патентообладатель(и): |
(54) ЭПОКСИДНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области создания эпоксидных композиций и может использоваться в качестве связующих при изготовлении полимерных композиционных материалов в качестве основы для клеев, герметиков, покрытий. Изобретение может быть использовано в авиационной, аэрокосмической, судостроительной, автомобильной и других отраслях промышленности. Эпоксидная композиция включает, мас. ч.: азотсодержащую эпоксидную смолу 62,7-68,0, отвердитель - продукт конденсации анилина и формальдегида 30,0-32,5, олигоэфиракрилат 6,3-6,4 и перекись бензоила 0,05-0,07. Изобретение позволяет получить эпоксидную композицию и изделия из нее с высокими удельными прочностными характеристиками, низким влагопоглощением. 1 з. п. ф-лы., 3 табл, 3 пр.
Изобретение относится к области создания эпоксидных композиций, предназначенных для использования в качестве связующих при изготовлении полимерных композиционных материалов, в частности, методами пропитки под давлением и мокрой намотки, а также в качестве основы для клеев, герметиков, покрытий. Изобретение может быть использовано в авиационной, аэрокосмической, судостроительной, автомобильной и других отраслях промышленности.
Известна полимерная композиция для изготовления конструкционных стеклопластиков методом мокрой намотки, включающая эпоксидно-диановую смолу, диглицидиловый эфир диэтиленгликоля, отвердитель - эвтектическую смесь ароматических аминов - мета-фенилендиамина и 4,4'-диаминодифенилметана и смесь диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров со стабилизатором ионолом (пластификатор ЭДОС) (патент РФ 
2161169).
Недостатками указанной композиции являются длительный цикл отверждения стеклопластиковых изделий (при температуре 60-70°C в течение 12-17 ч), невысокая температура эксплуатации стеклопластиков (не более 120°C).
Известна эпоксидная композиция для армированных пластиков, включающая эпоксидно-диановую смолу или ее смесь с эпоксидной смолой, содержащую две и более эпоксигрупп, ангидридный отвердитель и основный катализатор отверждения - третичный амин или смесь третичных аминов (патент РФ 2189997).
Недостатками данной композиции являются низкая температура стеклования (не более 127°C), низкая трещиностойкость, характерная при отверждении эпоксидов ангидридами кислот, а также энергоемкий режим отверждения при температурах до 200°C.
Известна одноупаковочная эпоксидная композиция, включающая эпоксиноволачную смолу, циклоалифатическую эпоксидную смолу или их смесь, эпоксидный разбавитель, латентный отвердитель на основе трихлорида бора с амином (патент США 5942182).
Недостатками известной композиции являются длительный цикл отверждения (14 часов), а также низкие показатели прочностных свойств, таких как прочность при растяжении, модуль упругости при растяжении и относительное удлинение при растяжении.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является термоотверждаемое связующее для композиционных материалов, включающее, мас.%:
Эпоксидная диановая смола | 60-70 |
Алифатическая эпоксидная смола ДЭГ-1 | 5-15 |
Фенилглицидиловый эфир | 1-5 |
Отвердитель - Бензам АБА, представляющий собой продукт конденсации анилина и формальдегида в присутствии кислотного катализатора и содержащий аминобензиланилин в качестве основного вещества - остальное (патент РФ 2250241).
Недостатками связующего-прототипа являются недостаточно высокие физико-механические характеристики, низкая влагостойкость и низкая теплостойкость после кипячения (<120°C).
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание эпоксидной композиции и изделий из нее с высокими удельными прочностными характеристиками, низким влагопоглощением, способной перерабатываться в композиционные материалы методами пропитки под давлением и мокрой намотки.
Для решения поставленной технической задачи предложена эпоксидная композиция, включающая эпоксидную смолу и отвердитель - продукт конденсации анилина и формальдегида, которая в качестве эпоксидной смолы содержит азотсодержащую эпоксидную смолу и дополнительно содержит олигоэфиракрилат и перекись бензоила при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:
азотсодержащая эпоксидная смола | 62,7-68,0 |
отвердитель | 30,0-32,5 |
олигоэфиракрилат | 6,3-6,4 |
перекись бензоила | 0,05-0,07 |
В качестве олигоэфиракрилата композиция содержит 
,
- диметакрил-бис-(триэтиленгликоль)фталат или триоксиэтилен - , - диметакрилат.
Установлено, что повышение физико-механических свойств связующего достигается за счет модификации химической структуры полимера по типу взаимопроникающих полимерных сеток (ВПС). В предлагаемом изобретении первая сетка образуется по реакции радикальной полимеризации олигоэфиракрилатов, например , - диметакрил-бис-(триэтиленгликоль)фталата (МГФ-9) или триоксиэтилен- , - диметакрилата (ТГМ-3), под действием перекиси бензоила, вторая сетка образуется по реакции полиприсоединения азотсодержащей эпоксидной смолы с ароматическим диамином, например марок Бензам АБА или Полимерные материалы типа «взаимопроникающих сеток» и «полувзаимопроникающих сеток» (полу-ВПС) отличаются более высокими прочностными свойствами. Причина повышения деформационно-прочностных свойств ВПС заключается в более тонкой надмолекулярной организации полимеров, полученных методом одновременного отверждения. При этом наиболее совершенные фрагменты одной сетки локализуются в дефектных областях другой сетки и наоборот, что приводит к их взаимному упрочнению, поскольку разрушение полимеров происходит по дефектным межглобулярным зонам. Таким образом, ВПС образуют более однородную фазовую систему, в которой происходит «вынужденное» совмещение разнородных макромолекул и которая обладает широкой температурной областью демпфирования, охватывающей интервал между двумя переходами, соответствующими температуре стеклования отдельных компонентов. Использование олигоэфиракрилатов позволило получить композицию с реологическими свойствами, удовлетворяющую технологическим требованиям, в частности, для получения изделий методами пропитки под давлением и мокрой намотки. В то же время введение глицидиловых эфиров по прототипу приводит к снижению прочностных свойств и температуры стеклования. Повышение теплостойкости по сравнению с прототипом достигается за счет использования в составе композиции полифункциональной азотсодержащей эпоксидной смолы и ароматического диамина. Благодаря наличию большого числа ароматических ядер в цепи, а также высокой функциональности эпоксидно-аминных олигомеров повышается стабильность механических показателей сетчатых полимеров на их основе при повышенных температурах.
Предлагаемая эпоксидная композиция в виде связующего может использоваться как для метода пропитки под давлением с использованием жестких пуансонов пресс-формы, так и для ее разновидности - метода вакуумной пропитки, когда для одной поверхности пресс-формы используется вакуумный мешок, и смола пропитывает армирующий наполнитель только за счет перепада давлений, а также метода мокрой намотки.
Заявляемая композиция обладает сравнительно низкой вязкостью и гомогенностью, которые способствуют ее равномерному распределению между волокнами наполнителей, требуемой жизнеспособностью при температуре переработки, высокой теплостойкостью и деформационно-прочностными свойствами.
В качестве азотсодержащей эпоксидной смолы могут быть использованы смолы марок УП-610 (ТУ 131395), ЭПАФ (ТУ 452160), в качестве отвердителя - продукты конденсации анилина и формальдегида в присутствии кислотного катализатора марок Бензам-АБА (ТУ 872688) или Бензамин Н (ТУ 763441). В предлагаемом изобретении могут быть использованы различные олигоэфиракрилаты, но наилучший технический результат достигается при использовании триоксиэтилен - , -диметакрилата марки ТГМ-3 (ТУ ) и , -диметакрил-бис-(триэтиленгликоль)фталата марки МГФ-9 (ТУ 761643). В качестве инициатора использована перекись бензоила (ГОСТ 14888).
Примеры осуществления
Пример 1
В реактор, снабженный механической мешалкой, обогревом и охлаждением, загружали 63,0 мас. ч. эпоксидной смолы УП-610, затем загружали 6,4 мас. ч. ТГМ-3 и гомогенизировали смесь при температуре 40-50°C в течение 1 часа с получением первой композиции.
В реактор, снабженный механической мешалкой, обогревом и охлаждением, загружали 30,0 мас. ч Бензам АБА, затем загружали 0,05 мас. ч. перекиси бензоила и гомогенизировали смесь при температуре 90-100°C в течение 1 часа с получением второй композиции.
Непосредственно перед использованием смешивали две полученные композиции при температуре до 40°C в течение 1 часа с получением расплава связующего.
Пример 2.
Технология изготовления связующего аналогична примеру 1 с тем отличием, что вместо смолы УП-610 использовали смолу ЭПАФ, а вместо олигоэфиракрилата ТГМ-3 - олигоэфиракрилат марки МГФ-9.
Пример 3.
Технология изготовления связующего аналогична примеру 1 с тем отличием, что вместо олигоэфиракрилата ТГМ-3 использовали олигоэфиракрилат марки МГФ-9, а в качестве эпоксидной смолы - смолу УП-610.
В таблице 1 приведены составы предлагаемых связующих и прототипа, в таблице 2 - физико-механические свойства заявляемого эпоксидного связующего и прототипа, в таблице 3 - свойства углепластика по изобретению и прототипу.
Определение температуры стеклования отвержденных связующих осуществляли методом термомеханического анализа по ASTM-E1545-00 на термоаналитической установке Mettler Toledo. Прочность при растяжении отвержденных образцов связующего определяли в соответствии с ГОСТ . Вязкость связующих определяли по ГОСТ 25271 на вискозиметре Брукфильда с системой конус-плита.
Определение прочностных характеристик полученных композиционных материалов: прочность при сжатии - по ГОСТ 25.602-80, прочность при растяжении - по ГОСТ 25.601-80, прочность при статическом изгибе - по ГОСТ 25.604.
Таблица 1 | ||||
Наименование компонентов | Состав по примерам, мас. ч. | Прототип | ||
1 | 2 | 3 |
| |
Азотсодержащая эпоксидная смола |
|
|
|
|
УП-610 | 63,0 | - | 68,0 | - |
ЭПАФ | - | 62,7 | - | - |
Бензам АБА | 30,0 | 30,9 | 32,5 | 28,0 |
Олигоэфиракрилат |
|
|
| - |
ТГМ-3 | 6,4 | - | - |
|
МГФ-9 | - | 6,3 | 6,4 | - |
Перекись бензоила | 0,05 | 0,06 | 0,07 | - |
Эпоксидно-диановая смола ЭД-20 | - | - | - | 60,0 |
Фенилглицидиловый эфир ФГЭ | - | - | - | 2,0 |
Диглицидиловый эфир диэтиленгликоля ДЭГ-1 | - | - | - | 10,0 |
Таблица 2 | |||||
| Наименование показателей | Состав по примерам, мас. ч. | Прототип | ||
1 | 2 | 3 | |||
1 | Температура стеклования Tg dry, °C | 195 | 192 | 195 | 150 |
2 | Температура стеклования после кипячения в воде в течение 7 ч Tg wet, °C | 190 | 188 | 190 | <120 |
3 | Вязкость при температуре 70°C, Па·с | 0,17 | 0,23 | 0,28 | 0,2 |
4 | Прочность при растяжении | 75 | 70 | 72 | 33,1 |
5 | Модуль упругости при растяжении Е+, ГПа | 3,9 | 3,8 | 3,9 | 2,3 |
+, МПаКак видно из таблицы 2, предлагаемая композиция обладает более высокими физико-механическими свойствами в сравнении с прототипом, например прочность при растяжении увеличилась в два и более раз, модуль упругости при растяжении увеличился с 2,3 до 4,1 ГПа, температура стеклования после кипячения в воде осталась на прежнем уровне, в то время как у прототипа этот показатель снизился на 60-70°C.
Были исследованы прочностные свойства композиционного материала на основе угленаполнителя и заявляемой композиции по примеру 1 в качестве связующего и по прототипу. Композиционный материал получали методом инфузии под вакуумным давлением. В качестве наполнителя была использована однонаправленная углеродная ткань фирмы «Porcher» арт.3673 в 8 слоев. Свойства полученного композиционного материала приведены в таблице 3.
Таблица 3 | ||
Наименование свойств | Углепластик | |
по изобретению | прототип | |
Прочность при растяжении, МПа | 1713 | 1580 |
Прочность при изгибе, МПа | 2030 | 1614 |
Прочность при сжатии, МПа | 1180 | 1000 |
Сравнительные данные таблицы 3 показывают, что композиционные материалы на основе заявляемой эпоксидной композиции имеют повышенную на 15% прочность при растяжении, на 25% прочность при изгибе и на 20% - прочность при сжатии по сравнению с прототипом.
Таким образом, сочетание высокой теплостойкости и прочности эпоксидной композиции, получение на ее основе композиционных материалов и изделий из них с физико-механическими характеристиками, превышающими свойства прототипа, позволяют использовать предлагаемую эпоксидную композицию в качестве связующего для изготовления конструкционных композиционных материалов с применением энергосберегающих высокопроизводительных безавтоклавных методов.
Формула изобретения
1. Эпоксидная композиция, включающая эпоксидную смолу и отвердитель - продукт конденсации анилина и формальдегида, отличающаяся тем, что в качестве эпоксидной смолы она содержит азотсодержащую эпоксидную смолу и дополнительно содержит олигоэфиракрилат и перекись бензоила при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:
азотсодержащая эпоксидная смола | 62,7-68,0 |
отвердитель | 30,0-32,5 |
олигоэфиракрилат | 6,3-6,4 |
перекись бензоила | 0,05-0,07 |
2. Эпоксидная композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве олигоэфиракрилата она содержит , - диметакрил-бис-(триэтиленгликоль)фталат или триоксиэтилен- , - диметакрилат.
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ | (19) | RU | (11) | 2422784 | (13) | C1 | |
(51) МПК G01L1/00 (2006.01) | |||||||
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
|
(21), (22) Заявка: /28, 27.11.2009 (24) Дата начала отсчета срока действия патента: Приоритет(ы): (22) Дата подачи заявки: 27.11.2009 (45) Опубликовано: 27.06.2011 (56) Список документов, цитированных в отчете о Адрес для переписки: | (72) Автор(ы): (73) Патентообладатель(и): |
(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ ВЕЛИЧИНЫ
(57) Реферат:
Изобретение относится к измерительной технике и может применяться для измерения физических величин. Способ заключается в том, что на градуировочном стенде датчик физической величины устанавливают в установке, с помощью которой задают ступенями значения физической величины, калибруют тензометрическую измерительную систему совместно с тензометрическим мостовым датчиком физической величины. Затем на градуировочном и испытательном стендах с помощью имитаторов выходных сигналов датчика находят зависимости измеренных значений от приращения сопротивлений. Эти зависимости используют на градуировочном стенде - для вычисления градуировочной характеристики датчика, а на испытательном стенде - для вычисления по градуировочной характеристике значения измеряемой физической величины. Технический результат заключается в сокращении времени калибровки датчиков физических величин и времени подготовки измерительной системы испытательного стенда к проведению измерений без ухудшения точности измерения физической величины. 1 з. п. ф-лы, 1 ил. 
Изобретение относится к измерительной технике и может применяться для измерения физических величин системами, измеряющими суммарное приращение плеч тензорезисторов моста в тензорезисторных мостовых датчиках, которые прокалиброваны на градуировочном стенде, территориально удаленном от испытательного стенда, не оснащенного градуировочным оборудованием.
На испытательном стенде размещается исследуемая конструкция, на которой устанавливают датчики различных измеряемых физических величин: силы, перемещения, давления и др., которые применяют при исследовании напряженно-деформированного состояния авиационных и других конструкций. Испытательный стенд может быть удален от градуировочного стенда на значительном расстоянии и даже размещаться в другом городе. Метрологические службы обычно поверяют датчики один раз в год, а цикл исследования конструкции бывает значительно больше. Поэтому возникает необходимость периодически заменять датчики, у которых закончился срок поверки. Датчики, которые привозят на замену, должны обеспечить заданную точность измерения соответствующих физических величин. Для этого их градуируют с измерительными системами.
Известен способ измерения силы с применением градуировки тензометрических измерительных систем (Авторское свидетельство СССР 1 кл. G01B 7/18, 1987 г.). Способ основан на измерении сопротивления каждого тензорезистора датчика при ступенчатом задании уровней нагрузки с помощью силозадающей машины градуировочного стенда и моделировании этих сопротивлений на имитаторе датчика, который переносят на испытательный стенд, подключают к измерительной системе, ступенчато задают величины сопротивлений каждого тензорезистора имитатора и по результатам измерений калибруют силоизмерительный канал тензометрической измерительной системы. Полученную в результате калибровки градуировочную характеристику используют для измерения сил на испытательном стенде.
Недостаток этого способа состоит в том, что он трудоемок и требует применения высокостабильных и высокоточных регулируемых резисторов.
Известен способ измерения силы с применением градуировки тензометрической измерительной системы, стационарно установленной на испытательном стенде, не оснащенном силозадающим устройством (Авторское свидетельство СССР 1 кл. G01L 1/22, G01B 7/18, 1990 г., переведено в Патент РФ с 02г., выбран в качестве прототипа).
Суть способа состоит в следующем. На градуировочном стенде к входу измерительной системы стенда через линии связи L1 к входу системы подсоединяют имитатор сигналов мостовых датчиков, производят калибровку измерительной системы, которая заключается в том, что измеряют сигналы имитатора и по результатам измерений вычисляют коэффициенты функции преобразования измерительной системы. После чего отсоединяют имитатор сигналов мостовых датчиков и через линии связи L1 к входу системы подсоединяют мостовой тензометрический датчик силы, предварительно установленный в силозадающем устройстве, с помощью которого задают уровни нагрузки, и измеряют сигналы датчика силы. По результатам измерений вычисляют зависимость измеренной величины сигнала датчика от величины приложенной к датчику силы и определяют коэффициенты градуировочной характеристики. Переносят имитатор сигналов мостовых датчиков на испытательный стенд, не оснащенный силозадающим устройством, подсоединяют поочередно к каждому входу измерительной системы испытательного стенда через линии связи L2, производят калибровку измерительной системы, которая заключается в том, что измеряют сигналы имитатора и по результатам измерений вычисляют коэффициенты функции преобразования каждого силоизмерительного канала измерительной системы. Вычисляют градуировочные характеристики каждого измерительного канала путем решения системы трех уравнений: градуировочной характеристики датчика силы совместно с измерительной системой градуировочного стенда, функции преобразования измерительной системы градуировочного стенда и функции преобразования соответствующего канала измерительной системы испытательного стенда. Полученные в результате калибровки градуировочные характеристики используют для измерения сил на испытательном стенде.
Недостаток известного способа состоит в том, что требуется дополнительное время на проведение градуировки датчиков силы. Это связано с тем, что измеряют выходные сигналы не только датчика, но и имитатора сигналов датчика. Поэтому для определения градуировочных характеристик каждого измерительного канала требуется решение системы трех уравнений: градуировочной характеристики датчика силы совместно с измерительной системой градуировочного стенда, функции преобразования измерительной системы градуировочного стенда и функции преобразования соответствующего канала измерительной системы испытательного стенда. Это можно выполнить только с одним и тем же имитатором сигналов датчика. Если для градуировки использовать свои имитаторы сигналов с измерительными системами градуировочного и испытательного стендов, то погрешности в задании выходных сигналов имитаторов приведут к погрешностям в соотношениях между коэффициентами градуировочных характеристик каждого измерительного канала и в целом к - дополнительной погрешности измерения силы на испытательном стенде. По этой же причине этот способ градуировки силоизмерительных каналов измерительной системы испытательного стенда не позволяет производить градуировку датчиков силы для измерительных систем других стендов и иметь в запасе проградуированные датчики силы, которые в требуемое время можно транспортировать на тот испытательный стенд, где есть в этом необходимость.
Задачей изобретения является обеспечение заданной точности измерения физической величины на испытательном стенде и сокращение времени, затрачиваемого на градуировку датчиков, измеряющих физическую величину, за счет того, что измерительные системы градуировочного и испытательного стендов оснащены имитаторами сигналов мостовых датчиков, и не требуется транспортировка имитатора сигналов мостовых датчиков с испытательного стенда на градуировочный стенд и обратно, а также расширение функциональных возможностей градуировочного стенда, основанное на вычислении коэффициентов градуировочной характеристики датчиков, как функции физической величины от приращения сопротивления тензометрического моста датчика, что позволяет проводить градуировку датчиков, измеряющих различные физические величины, непосредственно на градуировочном стенде и иметь парк проградуированных датчиков, готовых для использования с однотипными измерительными системами различных испытательных стендов.
Техническим результатом изобретения является измерение приращения сопротивления тензометрического моста датчика физической величины, как при его калибровке на градуировочном стенде, так и при измерении этой величины, прикладываемой к исследуемой конструкции на испытательном стенде, что позволяет применять свои имитаторы сигналов для систем градуировочного и испытательного стендов, это приводит к сокращению времени на градуировку датчика без ухудшения точности измерения физической величины и позволяет иметь на градуировочном стенде парк проградуированных датчиков, готовых для измерения различных физических величин без ухудшения погрешности на различных испытательных стендах в системах, измеряющих приращения сопротивлений тензометрических мостов датчиков различных физических величин.
Решение поставленной задачи и технический результат достигаются в способе тем, что на градуировочном стенде к входу измерительного устройства тензометрической измерительной системы градуировочного стенда подсоединяют имитатор выходных сигналов тензометрической мостовой схемы датчика, измеряют сигналы имитатора, отсоединяют имитатор от входа измерительного устройства, закрепляют тензорезисторный мостовой датчик измеряемой физической величины в установке, предназначенной для задания значений этой физической величины, и линией связи соединяют с входом измерительного устройства системы, с помощью установки задают значения физической величины, измеряют выходные сигналы датчика, затем датчик перемещают на испытательный стенд, на котором к входу измерительного устройства тензометрической измерительной системы испытательного стенда подсоединяют имитатор выходных сигналов тензометрической мостовой схемы датчика, измеряют сигналы имитатора, отсоединяют имитатор от входа измерительного устройства, и линией связи этого стенда соединяют вход измерительного устройства с датчиком, прикладывают к исследуемой на этом стенде конструкции внешнее воздействие, измеряют сигнал датчика и вычисляют значение физической величины, дополнительно введены устройства и операции: в каждой из измерительных систем градуировочного и испытательного стендов применяют относящиеся к этим системам имитаторы сигналов, воспроизводящие в заданных диапазонах суммарные приращения сопротивления тензорезисторного моста, после измерений сигналов имитаторов вычисляют зависимость результатов измерений систем градуировочного и испытательного стендов от приращения сопротивления имитаторов этих систем, при калибровке измерительной системы градуировочного стенда с датчиком физической величины используют зависимость результатов измерений системы градуировочного стенда от приращения сопротивления имитаторов этих систем и находят градуировочную характеристику системы градуировочного стенда в виде функции измеряемой физической величины от приращения сопротивления тензорезисторного моста датчика физической величины, эту градуировочную характеристику применяют для вычисления значения физической величины при проведении измерений системой испытательного стенда, для чего подставляют в нее приращения сопротивлений тензометрического моста датчика физической величины, которые находят из зависимости результатов измерений системы испытательного стенда от приращения сопротивления имитаторов этой системы.
Структурная схема устройства, реализующего способ, приведена на чертеже, где 1 - установка для задания значений физической величины, 2 - тензорезисторный мостовой датчик физической величины, 3 - имитатор сигналов мостовых датчиков измерительной системы градуировочного стенда, 4 - измерительная система градуировочного стенда, 5 - исследуемая конструкция, 6 - имитатор сигналов мостовых датчиков измерительной системы испытательного стенда, 7 - измерительная система испытательного стенда, L1 - линия связи градуировочного стенда, L2 - линия связи испытательного стенда.
При питании тензометрической мостовой схемы датчика током применяют четырехпроводную линию связи. В качестве имитатора сигналов мостовых датчиков применяют известные устройства, которые позволяют задавать измеренные при их метрологической поверке величины приращений сопротивления. Допускается применение вместо имитатора сигналов магазина сопротивлений.
Способ осуществляют следующим образом. На градуировочном стенде через линию связи L1 к входу измерительной системы 4 подсоединяют имитатор сигналов мостовых датчиков 3, который обеспечивает ступенчатое задание приращения сопротивлений в заданном диапазоне. С его помощью калибруют измерительную систему 4: задают приращения сопротивления, измеряют выходной сигнал имитатора 3 и определяют зависимость выходного сигнала системы от приращения сопротивления имитатора сигналов мостовых датчиков (вычисляют коэффициенты функции преобразования измерительной системы 4). Способ применим для измерительных устройств с нелинейной функцией преобразования.
Для системы с линейной характеристикой зависимости выходного сигнала от входного сигнала функция преобразования будет иметь вид
Ni1=A01+A 11
Ri,
где Ni1 - измеренный сигнал имитатора 3 в кодах аналого-цифрового преобразователя измерительной системы 4 для каждого i-го приращения сопротивления Ri, А01 и A11 - коэффициенты функции преобразования измерительной системы 4.
Далее по тексту вычисления будут приведены для измерительных систем 4 и 7 с линейной характеристикой зависимости выходного сигнала от входного сигнала.
Отсоединяют имитатор 3 и через ту же линию связи L1 подсоединяют к входу измерительной системы 4 тензорезисторный мостовой датчик измеряемой физической величины 2. Закрепляют датчик в установке, предназначенной для задания значений этой физической величины. С помощью установки градуируют датчик совместно с измерительной системой: ступенями задают значения этой физической величины и на каждой ступени измеряют выходной сигнал датчика 2. Используют функцию преобразования измерительной системы 4 и преобразуют измеренный сигнал датчика 2 в приращение сопротивления RiД на каждой i-й ступени задания физической величины
,
где NiД - выходной сигнал датчика 2 в кодах аналого-цифрового преобразователя измерительной системы 4 для каждой i-й ступени задания физической величины (i задают от 0 до n), А01 и A11 - коэффициенты функции преобразования измерительной системы 4.
Вычисляют градуировочную характеристику измерительной системы градуировочного стенда с датчиком физической величины в виде зависимости приращения сопротивления тензорезисторного моста датчика 2 от приложенной к датчику физической величиной Pi на i-й ступени задания физической величины (i задают от 0 до n)
RiД= RД0+bPi,
где RД0 и b - коэффициенты градуировочной характеристики.
Из этого выражения находят зависимость между приложенной к датчику физической величиной и приращением сопротивления тензорезисторного моста датчика 2
Pi=k( RiД- RД0),
где 
.
Эту зависимость заносят в паспорт датчика 2.
Транспортируют датчик 2 на испытательный стенд и устанавливают его на исследуемой конструкции 5. Линией связи L2 соединяют имитатор сигналов мостовых датчиков 6 с тем входом измерительной системы 7, к которому после калибровки системы 7 при измерении силы будет подсоединен датчик силы 2. С помощью имитатора сигналов мостовых датчиков 6 калибруют измерительную систему 7: задают приращения сопротивления, измеряют выходной сигнал имитатора 6 и вычисляют коэффициенты функции преобразования измерительной системы 7:
Ni2=A 02+A12 Ri,
где Ni2 - измеренный сигнал имитатора 6 в кодах измерительной системы 7 для каждого i-го приращения сопротивления Ri, A02 и А12 - коэффициенты функции преобразования измерительной системы 7. Диапазон приращения сопротивлений имитатора сигналов мостовых датчиков 6 может быть меньше диапазона приращения сопротивлений имитатора сигналов мостовых датчиков 3, что при необходимости измерений значений физической величины в меньшем диапазоне, чем диапазон измерения датчика 2, повышает точность измерения.
Из функции преобразования измерительной системы 7 находят зависимость
Отсоединяют имитатор сигналов мостовых датчиков 6 и через линию связи L2 подсоединяют датчик 2. Воздействуют физической величиной на исследуемую конструкцию 5 и измеряют выходной сигнал Nизм датчика 2. В связи с тем, что система 7 была калибрована с помощью имитатора 6, приращение сопротивления Rизм датчика силы 2 равно приращению сопротивления Ri имитатора 6, если измеренный системой 7 выходной сигнал Nизм датчика 2 равен измеренному этой же системой 7 сигналу Ni2 имитатора 6. Поэтому измеренная системой 7 величина приращения сопротивления Rизм датчика 2 равна
Так как значение физической величины зависит только от величины приращения сопротивления моста датчика 2, то не имеет значения, на какой из систем было измерено это приращение сопротивления. Поэтому в формулу зависимости физической величины от приращения сопротивлений тензорезисторного моста датчика 2, вычисленную по результатам градуировки датчика 2 совместно с измерительной системой 4 на градуировочном стенде Pi =k( RiД- RД0), вместо RiД подставляют значение Rизм, вычисленное в результате преобразования результата измерения сигнала датчика 2 измерительной системой 7 на испытательном стенде, и находят формулу для измерения соответствующей физической величины Р системой 7 испытательного стенда
Р=k( Rизм- RД0)
Применение изобретения позволит сократить время на градуировку датчиков физических величин и на подготовку измерительной системы испытательного стенда к проведению измерений без ухудшения точности измерения физической величины и позволяет иметь на градуировочном стенде парк проградуированных датчиков, готовых для измерения различных физических величин без ухудшения погрешности на различных испытательных стендах в системах, измеряющих приращения сопротивлений тензометрических мостов датчиков различных физических величин.
Изобретение опробовано, подтверждено испытаниями, получены хорошие результаты.
Формула изобретения
1. Способ измерения физической величины, заключающийся в том, что на градуировочном стенде к входу измерительного устройства тензометрической измерительной системы градуировочного стенда подсоединяют имитатор выходных сигналов тензометрической мостовой схемы датчика, измеряют сигналы имитатора, отсоединяют имитатор от входа измерительного устройства, закрепляют тензорезисторный мостовой датчик измеряемой физической величины в установке, предназначенной для задания значений этой физической величины, и линией связи соединяют с входом измерительного устройства системы, с помощью установки задают значения физической величины, измеряют выходные сигналы датчика, затем датчик перемещают на испытательный стенд, на котором к входу измерительного устройства тензометрической измерительной системы испытательного стенда подсоединяют имитатор выходных сигналов тензометрической мостовой схемы датчика, измеряют сигналы имитатора, отсоединяют имитатор от входа измерительного устройства, и линией связи этого стенда соединяют вход измерительного устройства с датчиком, прикладывают к исследуемой на этом стенде конструкции внешнее воздействие, измеряют сигнал датчика и вычисляют значение физической величины, отличающийся тем, что в каждой из измерительных систем градуировочного и испытательного стендов применяют относящиеся к этим системам имитаторы сигналов, воспроизводящие в заданных диапазонах суммарные приращения сопротивления тензорезисторного моста, после измерений сигналов имитаторов вычисляют зависимость результатов измерений систем градуировочного и испытательного стендов от приращения сопротивления имитаторов этих систем, при калибровке измерительной системы градуировочного стенда с датчиком физической величины используют зависимость результатов измерений системы градуировочного стенда от приращения сопротивления имитаторов этих систем и находят градуировочную характеристику системы градуировочного стенда в виде функции измеряемой физической величины от приращения сопротивления тензорезисторного моста датчика физической величины, эту градуировочную характеристику применяют для вычисления значения физической величины при проведении измерений системой испытательного стенда, для чего подставляют в нее приращения сопротивлений тензометрического моста датчика физической величины, которые находят из зависимости результатов измерений системы испытательного стенда от приращения сопротивления имитаторов этой системы.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для измерительной системы с линейной характеристикой значение измеренной физической величины Р на испытательном стенде вычисляют по формуле:
P=k( Rизм- RД0),
где 
b и RД0 - коэффициенты градуировочной характеристики измерительной системы градуировочного стенда, вычисленные по результатам калибровки измерительной системы градуировочного стенда с датчиком физической величины,Rизм - измеренная величина приращения сопротивления тензорезисторного моста датчика физической величины измерительной системой испытательного стенда.
РИСУНКИ
