Тензорезисторный преобразователь
Изобретение относится к измерительной технике и м.б. использовано для измерения усилий, давлений. Б кольце 1 заключена мембрана 2, восприним1ающая измеряемое быстроменяющееся давление. Под воздействием раз-, биваемого мембраной 2 усилия стойки в виде пар гибких перемычек 3 и 4 начинают совершать изгибные колебания , вызывая изменение электрического сопротивления тензорезисторов 8. Выполнение геометрических размеров и массы стоек, размещенных с одной стороны от центральной оси преобразователя , в соответствии с соотношением hy,/h,, где h,h,,l,,l2 - толщина и длина гибких перемычек; m ,m j - масса стоек, позволяет повысить точность измерений в условиях динамического нагружения. 4 ил.
СОЮЗ СОНЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕО 1УБЛИН
А2
„„SU„,13923 (5D4 G01 L 1 22
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:;:,:ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6 1) 838443 (21) 4121783/24-10 (22) 30.06.86 (46) 30.04.88. Бюл. Ф 16 (71) Киевский институт автоматики им. XXV съезда КПСС (72) В.И.Печук, В.М.Захаренков и А.Ю.Швец (53) 531.781 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР
У 838443, кл. G 01 L 1/22, 1981. (54) ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к измерительной технике и м.б. использовано для измерения усилий, давлений. B кольце 1 заключена мембрана 2, воспринимающая измеряемое быстроменяюще- еся давление. Под воздействием раз-, биваемого мембраной 2 усилия стойки в виде пар гибких перемычек 3 и 4 начинают совершать изгибные колебания, вызывая изменение электрического сопротивления тензорезисторов 8. Выполнение геометрических размеров и массы стоек, размещенных с одной стороны от центральной оси преобразователя, в соответствии с соотнощением
Ь 1 „в,/Ь,1,п =4, где Ь,Ь,1 <,1 >— толщина и длина гибких перемычек:
m „,m — масса стоек, позволяет повысить точность измерений в условиях динамического нагружения. 4 ил.
1392399
Изобретение относится к измери-! ! тельной технике и может быть использовано для измерения, например, усилий, давлений.
Целью изобретения является улучшение динамических характеристик преобразователя при измерении быстроменяющихся входных величин.
На фиг.1 представлено конструктив- 10 ное выполнение тензореэисторного преобразователя; на фиг.2 — зависимость перерегулирования 6 от отношения частот упругих звеньев; на фиг.3 — зави-! симость времени реакции преобразова- 15 теля t от отношения частот свободных колебаний упругих звеньев; на фиг.4зависимость времени .нарастания преобразователя t н От Rа
Преобразователь содержит кольцо 1 20 с заключенной в нем мембраной 2 и гибкие перемычки 3 и 4, которые имеют утолщения 5 и 6 соответственно. На этих утолщениях закреплены изоляторы
7, вокруг которых намотаны проволоч ные тензорезисторы 8. Через h, 1< обозначены толщина и длина перемычек
3, а через hq 1 — толщина и длина перемычек 4.
Рассматривают стойку, образованную;,30 парой гибких перемычек с уплотнением, как инерционную массу на двух плоских параллельных пружинах:
u) = — — — — i=1 2
4Е I>
35 тш, 1з
И щ1:-1 где ш. — частота свободных колебаний;
Е . †.модуль упругости;
I. — момент инерции;
1 — длина;
m — масса стойки из 1 " и группы; 40 — 1,2.
Момент инерции стойки определяется по формуле
I = — -)
bh3 (2) 45
1,2 где b h — ширина и толщина перемычек, образующих стойку, Полагая, что в преобразователе перемычки выполнены из одного материала, а также имеют одинаковую ширину, получают
h; Ebh (3)
TI1, Обозначают через R отношение частоты свободных колебаний произвольной стойки иэ второй группы к частоте свободных колебаний произвольной стойки иэ первой группы
К = м)у (4)
4l
Так как все стойки, принадлежащие к одной из групп, идентичны между собой, то они имеют одинаковые частоты свободных колебаний. Первая группа стоек — первое упругое звено, а вторая группа стоек — второе упругое звено..
Проведя ряд математических преобразований, получают выражение
Я1з m, — — - - — =4. (5)
1,з 1з
Таким образом,в правой части формулы (5) стоит квадрат соотношений частот свободных колебаний упругих звеньев. Поэтому при выполнении соотношения (5) частота второго упругого звена в два раза больше частоты свободных колебаний первого упругого звена.
Стойка, состоящая из перемычек 3 с утолщением 5, имеет массу m a стойка, состоящая из перемычек 4 с утолщением 6 — массу m . Соответствующие толщины, длины и массы выбираются так, чтобы выполнялось равенство
hk lз ш
-«з — зз — — — — 4 ьз 1з ш
На фиг.1 показан случай, при котором h =h з, 1 =1, а масса стойки, состоящей из перемычек 4 и утолщения
6, в четыре раза меньше массы стойки, состоящей из перемычек 3 и утолщения 5.
Для этого в утолщении 6 выполнено отверстие. Частота свободных колебаний стойки, состоящей из перемычек 4 с утолщением 6, в два раза больше, чем соответствующая частота стойки, состоящей из перемычек 3 и утолще" ния 5.
Преобразователь в динамическом режиме работает следующим образом.
Измеряемое быстроменяющееся давление P. воздействует на мембрану, вызывая ее поперечные колебания. Усилие, развиваемое мембраной, передается стойкам, вследствие чего стойки начинают совершать изгибные колебания.
Иэгибные колебания стоек вызывают продольные колебания тензорезисторов, вследствие чего изменяется пропорционально изменяемому быстроменяющемуся давлению P электрическое сопротивление тензорезисторов °
I 392399
1з
1 1 4 з 1з ш перемычек, относящихся к соответствующим группам; г
Жив. 8
Формул а изобретения
Тензорезисторный преобразователь по авт. св. Р 838443, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности измерения в условиях динамического нагружения, геометрические размеры и массы стоек, принадлежащих к группам перемычек, размещенных с одной стороны от центральной о оси преобразователя, выбраны из соот- ношения яа
_#_
50 где ht,h 2,11 и 12 — толщина и длина соответственно гибких ш1 и щ2 — масса стоек.
1392399
Составитель И.Малы инова
Техред М. Ходанич Корректор А. Обручар
Редактор Л.Повхан
Тираж 847
Заказ 1883/45
Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и о гкрытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4(5
Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул, Проектная, 4
