Устройство для измерения усилий

 

ОП И

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сееоз Советских

Социалистических

Ресеубпик

<о798516

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (63) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 28.05. 76 (21) 2363057/18-10 с присоединением заявки H9— (23) Приоритет—

Опубликовано 230131. Бюллетень N9 3

Дата опубликования описания 2301.81 (51)М. Кл.з

G 0 L 1/24

G 01 В 9/00

Гоеударственнмй комитет.СССР во дедам изобретений и открытий (53) УДК 531. 781 (088.8) (72) Авторы изобретения

И.К.Бронштейн, В.A.Øèðÿåâ и Б.Г.Букин

Государственный ордена Октябрьской Революции научноисследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности и Научно-исследовательский институт механики

Московского государственного университета им. N.B.Ëoìoíocoâà (71) Заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЙ!

Устройство для измерения усилий содержит корпус 1, упругодеформируемую балку 2, выполненную, например из материала, в котором проявляется пьезооптический эффект, две пары упругих элементов 3-5 и 6, силопередающую пластину 7, два Г-образных кронштейна 8 и 9, одни концы которых жестко прикреплены к концам упругой балки 2 и через пару упругих элементов 3 и 4 — к корпусу 1, а другие концы связаны через пару упругих элементов 5 и 6 с силопередающей пластиной 7

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения усилий, содержащее корпус, упругодеформируе- 25 мую балку,две пары упругих элементов и преобразователь деформации упругой балки в выходной сигнал (2).

Недостатком устройства является невысокая точность измерения.

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

Известно устройство, содержащее два оптических канала, каждый из которых содержит последовательно расположенные источник света, поляризатор, фазосдвигающую пластинку, упругий элемент, общий для обоих каналов, анализатор и фотоприемник.

Упругий элемент выполнен из материала, в котором проявляется эффект фотоупругости, и жестко закреплен опсе 1 на к ру Г1

Принцип действия известного устройства основан на использовании эффекта фотоупругости. Однако это устройство обладает невысокой чувствительностью. 20

Цель изобретения — повышение точности измерения и расширения диапазона измеряемых сил.

Цель достигается тем, что устройство снабжено силопередающей пластиной и двумя Г-образными кронштейнами, одни концы которых жестко прикреплены к концам упругой балки и через пару упругих элементов — к корпусу, а другие концы кронштейнов связаны через вторую пару упругих элементов с силопередающей пластиной.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 разрез A-A на фиг.1.

798516

С одной стороны упругой балки 2 размещены, образующие оптические каналы, источники 10 и 11 света, поляризатор 12, фазосдвигающая пластина 13, а с другой стороны - анализатор 14 и фотоприемники 15 и 16.

Измеряемая сила Р прикладывается к середине силопередающей пластины 7 параллельно гибким элементам 3-5 и б.

9 качестве источников 10 и 11 света

Могут быть использованы светодиоды типа AH 107, а в качестве фотоприемников 15 и 16 — фотодиоды типа ФД-8К.

При использовании этих, элементов работа электрической части преобразователя (источников света 10 и 11 и фотоприемников 15 и 16) может осущест-1 вляться как в режиме постоянного тока, так и в режиме переменного тока, который обеспечивается путем питания светодиодов импульсными токами, сдвинутыми по фазе на 180 20

Работа данного устройства в режиме постоянного тока осуществляется следующим образом.

Световые потоки от источников 10 и 11 света, проходя через поляризатор 12 и фазосдвигающую пластину 13, становятся соответственно сначала ,плоско-, а затем циркулярнополяризованными. Поступая далее через ненагруженную упругую балку 2 и анализатор 14 на фотоприемники 15 и 16, световые потоки изменяются одинаково и на входах Фотоприемников 15 и

16 имеют равную величину. Вследствие этого фототоки фотоприемников 15 и

16 также одинаковы и сигнал на выходе мостовой схемы (не показана), в которую включены дифференциально фотоприемники 15 и 16, равен нулю.

При действии измеряемой силы Р на силопередающую пластину 7 упругая 40 балка 2 нагружается изгибающим моментом и в ней создаются нормальные напряжения разного знака по разные стороны от нейтральной плоскости. указанные механические напряжения вызывают появление в упругой балке

2 оптической анизотропии и циркулярно поляризованные световые потоки, пройдя упругую балку 2, приобретают эллиптическую поляризацию с разным йаклоном осей эллипсов поляризации.

Световые потоки на выходе анализатора 14, зависящие от параметров соответствующих эллипсов поляризации, получают одинаковые по величине, но разные по знаку приращения. На выходах фотоприемников 15, и 16 также появляются противоположные по знаку приращения фототоков и в измерительной диагонали моста возникает сигнал, равный сумме абсолютных значений приращений сигналов на фотоприемниках 15 и 16. Этот сигнал пропорционален измеряемой силе Р и по величине, и по знаку сигнала, снимаемого - .с измерительной диагонали моста, определяют величину и знак измеря1емой силы P.

Подобное конструктивное выполнение позволяет увеличить механические напряжения, поскольку измеряемая сила, направленная перпендикулярно продольной оси упругой балки 2, создает два одинаковых по величине, но противоположных по знаку момента, приложенных с помощью Г-образных кронштейнов 8 и 9 к концам упругой балки 2.

Оси оптических каналов в данной конструкции могут быть размещены в максимальном удалении от концов упругой балки 2 без уменьшения величины выходного сигнала устройства. Это позволяет установить оптические каналы в том участке упругой балки 2, где темйературный сигнал блнзок к нулю.

Таким образом, предложенное устройство увеличивает температурную стабильность, позволяет повысить чувствительность и точность измерения. Данное устройство может быть использовано для измерения сил при различных технологических процессах.

Формула изобретения

Устройство для измерения усилий, содержащее корпус„ упругодеформируемую балку, две пары упругих элементов и преобразователь деформации упругой балки в выходной сигнал, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения диапазона измеряемых сил, оно снабжено силопередающей пластиной и двумя Г-образными кронштейнами, одни концы которых жестко прикреплены к концам упругой балки и через пару упругих элементов — к корпусу, а другие концы кронштейнов связаны через вторую пару упругих элементов с силопередающей пластиной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 383406, кл.О 01 L 1/24, 1970.

2. Патент Великобритании

9 1259402, кл.G 1 N опублик. 1972 (прототип).

798516

Уию. /

Pua g

Сост ав ит ель 0 ° Малеев а

Редактор С.Патрушева Техреду.Бабинец КорректоР М.Коста

Заказ 10008/49 Тираж 918 Подписное

ВНИИПК Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óêrîðîä, ул.Проектная,4