МАГНИТНОЕ КРЕПЛЕНИЕ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено для крепления различных датчиков (преимущественно датчиков перемещения) на деформирующейся поверхности объекта измерений.

Для измерения изменений механических напряжений в материале сооружений используется метод тензометрии, основанный на законе Гука, при котором измеряют относительную деформацию поверхности объекта измерений. Для контроля относительной деформации поверхности на объекте измерений необходимо закрепить датчик перемещения (за исключением тензорезистора) таким образом, чтобы он измерял изменение длины поверхности объекта между двумя точками, расположенными на известном начальном расстоянии - базе измерений.

Известно крепление такого датчика с помощью болтового соединения, когда датчик крепится на объекте измерений по двум точкам через отверстие на одной стороне датчика и паз на другой его стороне. При установке датчиков на бетонные поверхности используют анкерные шпильки либо анкера с внутренней резьбой, а установку на металлические поверхности производят на приварные шпильки либо болтами к крепежным отверстиям [ЦИФРОВОЙ ДАТЧИК ДЕФОРМАЦИИ ZET 7010-DS: [Электронный ресурс] /Общество с ограниченной ответственностью «Электронные технологии и метрологические системы». 1992-2017. URL: https://zetlab.com/shop/tsifrovyie-datchiki/tsifrovoy-tenzometricheskiy-datchik-zet-7010-ds/. (Дата обращения: 10.05.2017)]. Такое крепление достаточно трудоемко, приводит к значительному повреждению поверхности и, вместе с тем, погрешность определения базы измерений достаточно велика: она равна диаметру крепежного отверстия датчика - в приведенном примере более 6 мм. Кроме того, длина базы может даже изменяться в процессе измерений из-за возможного проскальзывания фрикционного соединения.

Известны также различные устройства, которые точно позиционируют некоторое изделие на поверхности за счет незначительного проникновения в эту поверхность, например, канцелярская кнопка, опорная игла чертежного циркуля. Такие устройства имеют корпус и жестко связанный с ним заостренный наконечник (керн). Погрешность установки здесь весьма мала и равна диаметру лунки проникновения керна в поверхность, то есть примерно 0,1-0,5 мм, однако, в направлении нормали к поверхности (на отрыв) такое крепление практически не удерживает прикрепляемое изделие. Кроме того, при установке крепления необходимо приложить некоторое усилие по нормали к поверхности для обеспечения проникновения в нее керна.

Известны также магнитные крепления, содержащие корпус и соединенный с ним магнит (прототип) [Магнитные крепления и держатели: [Электронный ресурс] /ООО «АНАКО». 2017. URL: http://mirmagnitov.ru/catalog/magnitaye-krepleniya-i-derzhateli/. (Дата обращения: 10.05.2017)]. Такие крепления достаточно легко устанавливаются и снимаются, и хорошо удерживают изделие на отрыв, однако погрешность установки и неопределенность базы в процессе измерений здесь так же, как и для болтового крепления, будет достаточно велика. Кроме того, при установке на неровную поверхность крепление может занять неопределенное положение из-за наличия множества точек опирания.

Целью изобретения является облегчение установки и снятия крепления и повышение точности и надежности его позиционирования в пространстве.

Для этого к корпусу крепления с соединенным с ним магнитом дополнительно прикреплены три опоры с точечным опиранием, из которых по крайней мере одна имеет заостренный наконечник-керн. Опоры расположены на корпусе так, чтобы их вершины не лежали на одной прямой, а ось магнита пересекала образованный вершинами опор треугольник. Под действием силы притяжения магнита керн в момент установки опоры сам проникает в поверхность и вместе с двумя другими опорами обеспечивает точное позиционирование корпуса крепления относительно направления деформации поверхности.

Если необходимо предотвратить случайный поворот крепления, например, на плоской поверхности, с наконечником-керном выполняют две опоры. При этом крепление располагают на поверхности таким образом, чтобы линия вершин кернов была перпендикулярна направлению деформации поверхности.

Для удобства начального позиционирования крепления в процессе его установки на поверхность магнит подпружинивают с зазором от поверхности так, чтобы сила его притяжения была лишь немного больше веса крепления и опоры могли бы скользить по поверхности.

На фиг. 1 изображены (вид спереди и поперечный разрез) магнитные крепления и оптико-механический датчик перемещений, установленный с их помощью на стальной трубе. На фиг. 2 изображены (вид спереди и изометрический разрез) магнитные крепления и триангуляционный лазерный датчик перемещений, установленный с их помощью на поверхности бетона.

Оптико-механический датчик перемещений 1 установлен на стальной трубе 2 (фиг. 1) с помощью двух магнитных креплений, в которых дисковый постоянный магнит 3 вклеен в корпус-магнитопровод 4. В корпусе 4 закреплены три опоры: с заостренным наконечником-керном 5 и две опоры 6 со сферическими наконечниками. Планка 7 скрепляет магнитные крепления при начальной их установке на трубу 2.

Перед установкой на трубу 2 к корпусам 4 магнитных креплений привинчивают планку 7, задавая тем самым верное начальное значение базы измерений, и устанавливают датчик 1. Сборку опускают на трубу 2 и отвинчивают планку 7. За счет силы притяжения магнита 3 керн 5 проникает в поверхность трубы 2, а опоры 6 прижимаются к ней в точках касания своих сфер, обеспечивая точное позиционирование креплений и предотвращая их продольное и боковое перемещение. При изменении длины трубы 2 опоры 6 проскальзывают по ее поверхности, а керны 5 остаются на своих местах в продавленных ими лунках. Датчик 1, таким образом, измеряет изменение длины трубы 2 между кернами 5, причем погрешность задания базы измерений получается не больше диаметра лунки.

Триангуляционный датчик 8 установлен на поверхности бетона 9 (фиг. 2) с помощью двух магнитных креплений, к корпусам которых 10 прикреплены три опоры: две с заостренным наконечником-керном 5 и одна опора 6 со сферической опорной поверхностью. Дисковый магнит 3 через магнитопровод 11 подвешен на пружине сжатия 12. Кнопка 13 опирается на магнитопровод 11 и может перемещаться по вертикали. Стальная закладная деталь 14 приклеена к поверхности бетона 9, причем прочность клеевого шва на отрыв превышает возможную силу пружины 12.

При предварительной установке, как показано на виде спереди, магнит 3 имеет зазор относительно закладной 14, поэтому магнитные крепления можно без усилий перемещать для точной установки базы измерений и положения линий керновых опор 5 перпендикулярно относительно направления деформации поверхности бетона 9. После этого нажатием на кнопки 13 сжимают пружины 12 и вызывают полное притягивание магнитопроводов 11 с магнитами 3 к закладным 14. Усилие сжатой пружины 12 передается на опоры, и керны 5 проникают в поверхность бетона 9, а опора 6 прижимается к закладной 14, обеспечивая точное позиционирование креплений и предотвращая их продольное и боковое перемещение. При деформации поверхности бетона 9 опора 6 проскальзывает, а керны 5 остаются на своих местах в продавленных ими лунках. Датчик 8, таким образом, измеряет величину деформации поверхности между двумя линиями кернов 5, причем погрешность задания базы измерений получается не больше диаметра лунки.