Датчик силы

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для точного измерения усилий. Целью изобретения является повышение точности. Цель достигается тем, что в устройство введены вторая naps резонаторов 3 и 4, которые совместно с парой резонаторов 1 и 2 закреплены на упругом элементе 5 соединением механически с силовводящими конусообразными оболочками 5 и 6. Каждый резонатор выполнен в виде цилиндра и снабжен соответствующими системами возбуждения , включенными в схему соответствующего генератора, при этом выходы генераторов каждой пары резонаторов включены на входы двух соответствующих смесителей, выходы которых подсоединены к входу третьего смесителя. Каждая пара резонаторов закрещена по разные стороны от упругого элемента соосно друг другу, упругому элементу и круговым оболочкам 5 и б, при этом соответствующие отношения среднего диаметра цилиндра резонаторов к его высоте и толщине для каждой паоы оезонаторов равны между собой. При воздействии усилия на конусообразные оболочки последние изгибают упругий элемент и деформируют резонаторы, преобразованный выходной сигнал которых пропорционален приложенному усилию. 2 ил. Ж Ё О XI Ю О ь Фиг 1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э G 01 (1/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 4(ОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР УР

4Й) Ъ";:.- . "я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4662335/10 (22) 15.03.89 (46) 07.05.91, Бюл. М 17 (75) В.К.голованов, А.Ф.дащенко и С,Т.Сергеев (53) 531.781 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 372464, кл. 6 01 1 1/10, 1971.

Авторское свидетельство СССР

М 559136, кл. 6 01 1 1/10, 1976. (54) ДАТЧИК СИЛ Ы (57) Изобретение относится к измеритсльной технике и может быть использовано для точного измерения усилий. Целью vëoáðåòåния является повышение точности. Цель достигается тем, что в устройство введены вторая пара резонаторов 3 и 4, которые совместно с парой резонаторов 1 и 2 закреплены на упругом элементе 5 соединением механически с силовводящими конусооб„„ Ж„„1647294 А1 разными оболочками 5 и 6. Каждый резонатор выполнен в виде цилиндра и снабжен соответствующими системами возбуждения, включенными в схему соответствующего генератора, при этом выходы генераторов каждой пары резонаторов включены на входы двух соответствующих смесителей, выходы которых подсоединены к входу третьего смесителя. Каждая пара резонаторов закреп ена по разные стороны от упругого элемента соосно друг другу, упругому элементу и круговым оболочкам 5 и

6, при этом соответствующие отношения среднего диаметра цилиндра резонаторов к его высоте и толщине для каждой пары оезонаторов равны между собой. При воздействии усилия на конусообразные оболочки последние изгибают упругий элемент и деформируют резонаторы. преобразованный выходной сигнал которых пропорционален приложенному усилию. 2 ил, 1647294

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для точного измерения усилий.

Целью изобретения является повышение точности, 5

На фиг. 1 показан датчик, осевое сечение; нэ фиг. 2 — электрическая схема датчика.

Датчик силы состоит иэ четырех резонаторов 1 — 4, попарно имеющих одинаковые 10 геометрические размеры, причем h>/D> =

=h z /Dz и ОИ1 = 1.2/l3z, Соосно с резонаторами выполнена кольцевая пластина 5, имеющая две силовводящие конусообразные круговые оболочки 6 и 7. На фиг. 1 также 15 схематично показано расположение электромагнитов съема W>, ЧЧз, Ws, Wz и возбуждения колебаний Wz, W4, Wg, W8. На фиг. 2 представлена электрическая схема соединения электромагнитов W<,...,Ws, четырех 20 . дифференциальных электронных усилителей-ограничителей А1,...,A4 и трех смесителей в виде частотно-разностных вычитателей $1, Sz, Яз, генераторы колебаний Ci, Г2, Гз. Г4 отмечены пунктиром. 25

Датчик силы работает следующим образом.

Измеряемое усилие Р, равномерно распределенное в окружном направлении и приложенное к сцловводящим конусооб- 30 разным круговым оболочкам, изгибает кольцевую пластину S так, что цилиндрические оболочки 1 и 3 сжимаются, а оболочки 2 и 4 растягиваются, Пропорционально их деформации меняется собственная частота 35 колебаний этих оболочек

Генераторы Г1. I z, Гз, Г4 возбуждают колебания в оболочках 1 — 4 соответственно и при помощи генераторов и обратной связи снимаются с них собственные колебания.. 40

Причем в оболочках 1 и 3 возбуждаются колебания большей частоты, а в оболочках

2 и 4 — меньшей. При помощи частотно-разностных вычитателей Я1 и Sz вычитаются колебания F> — Fz u Рз — Р4 соответственно, 45

Так как геометрические размеры цилиндрических оболочек 1 и 2, а также 3 и 4 равны между собой, то деформируются они на одинаковую величину, íî е разных направлениях (расположены симметрично .50

-относительно срединой поверхности кольцевой пластины). Поэтому приращение частоты будет одинаковым на выходе частотных вычитателей S> и Sz. Следовательно, выходная характеристика датчика будет линейной. Температурное влияние на эти оболочки будет также одинаковым. Так как в оболочках 1 и 2; 3 и 4 выполнено соотношение основных геометрических размеров . постоянным (М/01 = й2Ю2 О/01= МИ2) то и влияние их на собственную частоту цилиндрических резонаторов одинаковое и зависит от их напряженно деформированного состояния. Следовательно, температурные слагаемые деформации, направленные в одну сторону этих оболочек, при вычитании частот ь частотном вычитателе S3 взаимно уничтожаются и выходная частота P будет более. линейно зависеть от измеряемого усилия,.при одновременной температурной стабилизации частотного сигнала, а в связи с этим повысится точность измерения.

Формула изобретения

Датчик силы, содержащий упругий элемент в виде тела вращения, два силовводящих элемента, первую пару резонаторов, системы возбуждения колебаний которых включены соответственно в схему первого и второго генераторов, выходы которых подключены к входам первого смесителя. о тличающийсятем,что,сцельюповышения точности, в него введены третий и четвертый генераторы, второй и третий смесители, вторая пара резонаторов с соответствующими системами возбуждения, включение соответственно в схему третьего и четвертого генераторов, выходы которых подключены к входам второго смесителя, выход которого соединен с первым входом третьего смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого смесителя, при этом силовводящие элементы выполнены в виде усеченных конусообразных круговых оболочек соосно и за одно целое с упругим элементом, а резонаторы выполнены в виде кольцевых цилйндров с попарно одинаковыми геометрическими размерами и закреплены попарно по разные стороны от упругого элемента и соосно друг другу, упругому элементу и круговым оболочкам, причем соответствующие отношениям среднего диаметра каждой пэры кольцевых цилиндров к его высоте и толщине равны между собой.

1647294

Составитель А,Северин

Техред М. Моргентал Корректор Т.Малец

Редактор Л.Гратилло

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1390 Тираж 60 Подписн ое

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5