Емкостный динамометр
Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности. При приложении силы к упругому элементу последний деформируется. Если направление приложенной к упругому элементу силы не совпадает с его осью симметрии, то емкостный дифференциальный преобразователь 3 регистрирует занижение показаний , вызванное перераспределением силы по параллельным ветвям упругого элемента. Последнее вызовет перекос упругого элемента, и перемещения электродов 12 и 13 емкостного преобразователя станут неодинаковыми. Выходной сигнал емкостного преобразователя , пропорциональный величине перекоса (изгибающего момента), вводится в измерительную цепь через коммутатор 17, равновесие моста нарушается на величину, пропорциональную это му изгибающему моменту, а компенсация этого неравновесия осуществляется регулированием витков обмотки 10. 5 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
А1 (19) (11) (511 4 G О! ? 1/14
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3997067/24-10 (22) 27. 12. 85 (46) 15,10,87. Бюл. - 38 (71) Сибирский государственный научно-исследовательский институт метроло гии (72) А. N. Кузовников и Л, П. Колинко (53) 531.781(088. 8) (56) Авдеев В. А. Проверка машин и приборов механических испытаний материалов, M., Комитет стандартов, 1960, с. 175.
Кузовников А, М, р повышении точности образцовых динамометров третьего разряда. Всесоюзная научно-техническая конференция, Измерения силы.
Современные методы и средства. Л., 1983, с. 14-15. (54) EMKOCTHbIH ДИНАИОМЕТР (57) Изобретение относится к измерительной технике, Цель изобретения— повышение точности. При приложении
1 силы к упругому элементу последний деформируется, Если направление приложенной к упругому элементу силы не совпадает с его осью симметрии, то емкостный дифференциальный преобразователь 3 регистрирует занижение показаний, вызванное перераспределением силы по параллельным ветвям упругого элемента. Последнее вызовет перекос упругого элемента, и перемещения электродов 12 и 13 емкостного преобразователя станут неодинаковыми.
Выходной сигнал емкостного преобразователя, пропорциональный величине перекоса (изгибающего момента), вводится в измерительную цепь через комму- . Я татор 17, равновесие моста нарушается на величину, пропорциональную это му изгибающему моменту, а компенса" ция этого неравновесия осуществляется регулированием витков обмотки 10.
5 ил. разователя одинаковы и выходной сигнал емкостного преобразователя равен нулю, Если направление приложенной к упругому элементу силы не совпадает с его осью симметрии, то емкостный дифференциальный преобразователь 3 регистрирует занижение показаний, вызванное перераспределением силы по параллельным ветвям упругого элемента. Перераспределение силы вызывает перекос упругого элемента (возникновение изгибающего момента), и перемещения электродов 12 и 13 емкостного преобразователя станут неодинаковыми.
Выходной сигнал емкостного преобразователя, пропорциональный величине перекоса (изгибающего момента) упругого элемента, вводится в измерительную цепь через коммутатор 17, при этом равновесие моста нарушается на величину, пропорциональную этому изгибающему моменту, а компенсация этого неравновесия осуществляется регулированием витков обмотки 10.
Выходной параметр измерительной цепи с дифференциальным 3 и емкостным
11 преобразователями запишется зовано для измерения сил.
Цель изобретения — повышение точ5 ностив
На фиг. 1 представлена конструктивная схема динамометра; на фиг. 2— разрез А"А на фиг. 1; на фиг. 3— разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг, 4 — 1О схема деформации упругого элемента; на фиг, 5 — блок-схема динамометра.
Емкостный динамометр для измерения силы содержит упругий элемент 1 с флажками 2, емкостный дифференци- 15 альный преобразователь 3 с общим электродом 4, дифференциальными электродами 5 и 6, подключенными к дифференциальным обмоткам 7 и 8 трансформатора 9 напряжений, регулируе- 20 мую обмотку 10, один конец которой подключен к средней точке дифференциальных обмоток 7 и 8, а второй конец заземлен, дополнительный дифференциальный емкостный преобразователь 25
11 с двумя потенциальными электродами 12 и 13, закрепленными на деформируемой части упругого элемента и токовым общим электродом 14, закрепленным на консольной балке 15, 30. и дополнительную обмотку 16, средняя точка которой заземлена, а концы ее подключены к потенциальным электродам 12 и 13 емкостного преобразователя 11 через коммутатор 17, причем об- З щий электрод 4 емкостного дифференциального преобразователя и токовый электрод 14 емкостного преобразователя соединены вместе и подключены к входу детектора 18 равновесия, при 40 этом первичная обмотка 19 трансформатора .9 напряжений подключена к генератору 20 напряжений, Емкостный динамометр работает следующим образом, При приложении силы к упругому где элементу. последний деформируется, Деформация упругого элемента, пропорциональная приложенной силе, воспринимается емкостным дифференциальным преобразователем 3 перемещений, при Ь этом приращение емкости измеряется трансформаторной мостовой схемой, Отсчет измеряемой величины производится по количеству витков регулируемой обмотки 10, h
I
Если сила приложена соосно с осью упругого элемента, то перемещения электродов 12 и 13 емкостного преабС -С С -С
P = m - — - - +n - -- С С C,+C где С, и С вЂ” емкости дифференциаль-! ного емкостного преобразователя 3;
C) и С вЂ” емкости емкостного преобразователя 11.
Через геометрические размеры и перемещения электродов эти емкости равны: а(Ь+х ) С а(Ь-х )
Ь 1 1 9
С с (1+kx )
Д+у
1сг1+1сх 2
3 с1-у
1 34507
Изобретение относится к измерительной технике и.может быть испольдиэлектрическая проницаемость воздуха (Е=1); ширина электродов дифференциального емкостного преобразователя; длина электродов дифференциального емкостного преобразователя; смещение электродов по оси х; р асс тояние между электр одами емкостного дифференциального преобразователя 3;
1345070 с — ширина электродов емкостного преобразователя ll;
1 " длина электродов емкостного преобразователя 11; . 5
d — расстояние между электродами емкостного преобразователя 11; у — смещение электродов по оси у; 10
m n — - количество витков обмоток трансформатора; — коэффициент пропорциональности между смещением электродов емкостного диф- 15 ференциального преобразователя 3 и смещением электродов емкостного преобразователя 11, Тогда уравнение (1) с учетом (2) и (3) примет вид х = FgA ха= Fs Аг (7) Р А +А
2b (8) окаЕмкостный динамометр, содержащий упругий элемент, на котором размещен дифференциальный емкостный преобра- зователь, вход которого подключен к трансформаторному мосту, соединенному с генератором, а выход — к детектору, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены коммутатор, дополнительная обмотка и дифференциальный емкостный преобразователь, подвижный эле" мент которого выполнен в виде консольной балки, закрепленной по оси симметрии упругого элемента на одном из его оснований, при этом общий электрод дополнительного"дифференциального емкостного преобразователя размещен на консольной балке и соединен с детектором, а два боковых электрода установлены на деформируемых частях упругого элемента симметрично его продольной. оси и через коммутатор соединены с дополнительной об" моткой, размещенной на сердечнике трансформаторного моста, средняя точка которой: заземлена. ком30
40
45 (х +хд ch
P = ш 1
+n ó — —, х
2Ь+ ((х,"хд)(d -у
2X (y(+kd !Xx< х 2(+1 и хс+х. / (4 25
2аЬ+а/(х,-х )/
При силе, действующей под углом направлению оси динамометра, он зь|вается нагруженным следующими понентами:
Р-Р coskcosA; Р Р
М =еРз costcosg, Мт=еР sinf5, (5) в где F — поперечная сила;
M6 — изгибающий момент;
M — крутящий момент;
Р— приложенная к динамометру
S сила (измеряемая сила); е — плечо силы; угол между вектором силы и осью z; ,у5 — угол между вектором силы и осью х
F — сила, действующая в направлении измерительной нормали динамометра (оси динамометра).
В частном случае при =0 Я =О х +х 50 х=х у = О Р=ш- — -в. (6)
2Ъ
Величины х, х зависят от приложенной к динамометру силы: у = F А где А,, А, А — функции, определяемые геометрическими размерами упругого элементадинамометра и физическими свойствами материала, из которого изготовлен упругий элемент, С учетом (7) запишем (б), Во всех других случаях, когда
Формула изобретения 134 5070 1 345070 Составитель А, Экономов Редактор М. Петрова Техред Л.Олийнык Корректор И, Муска Заказ 4910/41 Тираж ?76 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4
