Устройство для измерения механических величин

 

ЩфЩ ЩВф

О П И С А Н И Е (и)777495

ИЗОБ ЧТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву 540162 (22) Заявлено 14.02.79 (21) 2725092/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. Кл,з б 01L 1/16

Государственный комитет

СС,СР (43) Опубликовано 07.11.80. Бюллетень № 41 (53) УДК 531.781 (088.8) ло делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 07.11.80 (72) Авторы изобретения

В. В. Малов, В. Д. Козловский и В. П. Глазунова (71) Заявитель

Московский ордена Трудового Красного Знамени инженерно-физический институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ

ВЕЛИЧИН

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения механических величин, например усилий.

В основном изобретении по авт. св. № 540162 описано устройство для измерения механических величин, в котором измеряемая механическая величина воздействует на пьезоэлектрический резонатор, изменяя частоту его колебаний;(11. Для улучшения динамических характеристик этого устройства в нем на пьезоэлектрические резонаторы нанесены дополнительные электроды, к которым в случае возникновения паразитных изгибных колебаний с помощью цепи обратной связи, состоящей из последовательно включенных преобразователя частоты в аналог, корректирующего четырехполюсника и усилителя, подается напряжение, зависящее от амплитуды и частоты изгибных колебаний резонаторов, обеспечивая подавление паразитных колебаний.

Однако в этом устройстве при применении пьезоматериалов с малым коэффициентом электромеханической связи для эффективной коррекции динамических характеристик необходимо высокое напряжение усилителя, соединенного с дополнительными электродами на пьезорезонаторах.

Целью изобретения является улучшение динамических характеристик устройства для измерения механических величин.

Достигается это тем, что в него введены два варикапа, включенные последовательно с пьезоэлектрическими резонаторами, и усилитель с двумя противофазными выходами, каждый из которых подключен к соответствующему варикапу, и входом, 10 подключенным к корректирующей цепи.

Такое включение позволяет электрическим напряжением, возникающим на выходе усилителя, подключенного к варикапам, так изменить емкость варикапов, 15 включенных последовательно с пьезорезонаторами в автогенераторные схемы, что в сигнале на выходе подавляется паразитная модуляция, вызванная резонансными колебаниями изгиба пьезорезонаторов.

20 На фиг. 1 представлена конструкциячувствительного элемента устройства для измерения механических величин; на фиг.2— электрическая блок-схема.

Чувствительный элемент содержит два

25 пьезоэлемента 1 и 2, на которые нанесены проводящие электроды, образующие резонаторы 3 и 4. Пьезоэлементы с одного края консольно закреплены с основанием 5, а свободные концы пьезоэлементов жестко

30 связаны перемычкой 6.

777495

На пьезоэлементы нанесены электроды

7, 7 и 8, 8 . Резонаторы включены в качестве частотнозадающих элементов в автогенераторы 9 и 10, а выходы автогенераторов подключены к блоку 11 формирования 5 разностной частоты. Выход схемы формирования разностной частоты соединен с входом преобразователя частоты в аналог

12, а к выходу преобразователя подключены последовательно соединенные корректи- 1О рующая цепь 13 и усилитель 14. Выход усилителя подключен к электродам, а электроды соединены с земляной шиной.

Выход корректирующей цепи также соединен с усилителем 15, имеющим два противофазных выхода. Выходы усилителя 15 подключены к варикапам 16 и 17.

Устройство работает следующим образом.

Под действием измеряемого механиче- 20 ского воздействия, например силы, деформируются пьезоэлементы 1 и 2, при этом происходит изменение частот пьезоэлектрических резонаторов 3 и 4, что приводит к аналогичному изменению частот автогене- 25 раторов 9 и 10. Блок 11 формирует на выходе сигнал разностной частоты автогенератора. В установившемся режиме разностная частота пропорциональна измеряемой механической величине. В случае изгибных колебаний консоли из-за высокой добротности колебательной системы время ее успокоения является большим, Так как возникающие в этом случае деформации в пьезоэлементах 1 и 2 идентичны деформа- 35 циям, возникающим при подаче электрических напряжений на электроды 7, 7 и 8, 8, то, формируя в цепи обратной связи электрическое напряжение, зависящее от амплитуды и частоты собственных изгибных ко- 40 лебаний консоли, можно, подавая его на электроды 7, 7 и 8, 8, обеспечить подавление паразитных колебаний, а соответствующий выбор параметров корректирующего четырехполюсника позволяет проводить коррекцию его динамических характеристик.

Одновременно напряжение с корректирующей цепи 13 подается на усилитель 15.

Последний на своих выходах выдаст противофазные напряжения, которые подаются на варикапы 16 и 17. В случае возникновения паразитных колебаний в системе на частоте механического резонанса изгиба напряжения, возникающие на выходах усилителя 15, изменяют емкости варикапов, включенные последовательно с пьезорезонаторами в схему автогенератора. Изменение емкостей варикапов приводит к такому изменению частоты автогенераторов, что в сигнале на выходе блока 11 подавляется паразитная модуляция, вызванная резонансными колебаниями изгиба консоли, что также улучшает динамические характеристики устройства.

Формула изобретения

Устройство для измерения механических величин по авт. свид. № 540162, отлич аю щ ее с я тем, что, с целью улучшения динамических характеристик, в него введены два варикапа, включенные последовательно с пьезоэлектрическими резонаторами, и усилитель с двумя противофазными выходами, каждый из которых подключен ксоответствующему варикапу, и входом, подключенным к корректирующей цепи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 540162, кл. G 01L 1/16, 29.10.75, 777495

Рог. Г

Составитель Н, Вовчу»

Техред А. Камышникова Корректор Н, Федорова

Редактор Е. Гончар

Заказ 2413/8 Изд. № 555 Тираж 1033 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография пр. Сапунова, 2