Устройство для измерения массы

 

Изобретение относится к весоизмерительной технике и позволяет увеличить чувствительность при одновременном повышении точности измерений за счет компенсации температурных воздействий. Для этого преобразователь перемещения выполнен в виде двух концентричных многогранных пьезокварцевых оболочек 9 и 10, между которыми размещена диэлектрическая оболочка 11, закрепленная на упругом элементе 1. На внещних гранях пьезокварцевых оболочек 9, 10 нанесены электроды 13 с переменной по длине массой, напротив которых на гранях 14 оболочки 11 размещены меньщие по размеру электроды 15. При помещении груза 7 на платформу 4 упругий элемент 1 с оболочкой 11 опускается, что приводит к перемещению каждой локализованной зоны, образованной парой электродов 13 и 15. Частота пьезоэлектрических колебаний, возбужденных в этих зонах, изменяется пропорционально перемещению зоны. На выходах сумматоров 18 появляются электрические сигналы с частотой, равной сумме ростов и сумме суммарных приростов частот (Л соответственно. 2 ил. ю 05 СХ) СО 05 ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

m4 G01G316

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3946635/24-10 (22) 10.04.85 (46) 07.11.86. Бюл. № 41 (71) Научно-исследовательский и конструкторский институт испытательных машин, приборов и средств измерения масс (72) E. И. Новиков (53) 681.269 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1118869, кл. G 01 G 3/16, 1983.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1137323, кл. G 01 G 3/16, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

МАССЫ (57) Изобретение относится к весоизмерительной технике и позволяет увеличить чувствительность при одновременном повышении точности измерений за счет компенсации температурных воздействий. Для этого преобразователь перемещения выполнен в виде

„„SU 1268962 А1 двух концентричных многогранных пьезокварцевых оболочек 9 и 10, между которыми размещена диэлектрическая оболочка 11, закрепленная на упругом элементе 1. На внешних гранях пьезокварцевых оболочек 9, 10 нанесены электроды 13 с переменной по длине массой, напротив которых на гранях

14 оболочки 11 размещены меньшие по размеру электроды 15. При помещении груза 7 на платформу 4 упругий элемент 1 с оболочкой 11 опускается, что приводит к перемещению каждой локализованной зоны, образованной парой электродов 13 и 15.

Частота пьезоэлектрических колебаний, возбужденных в этих зонах, изменяется пропорционально перемещению зоны. На выходах сумматоров 18 появляются электрические сигналы с частотой, равной сумме приростов и сумме суммарных приростов частот соответственно. 2 ил.

1268962

Изобретение относится к весоизмерительной технике.

Цель изобретен ия — увел ичение ч увствительности при одновременном повышении точности измерений за счет компенсации температурных воздействий.

На фиг. 1 показано устройство, разрез; на фиг. 2 — схема соединений.

Устройство для измерения массы содержит упругий элемент 1, выполненный в виде рессоры, соединенной с корпусом 2 через упругие шарниры 3, что обеспечивает линейн ое пере ме щен и е.

На упругом элементе 1 установлена грузоприемная платформа 4, связанная с ним и с корпусом 2 с помощью сферических элементов (шариков) 5.

На грузоприемной платформе 4 закреплена амортизационная прокладка 6, служащая для установки на нее измеряемого груза 7.

На основании 8 укреплены две (внешняя и внутренняя) концентричные многогранные пьезокварцевые оболочки 9 и !О.

Оболочки 9 и 10 могут быть выполнены в виде монолита или собраны и скреплены из отдельных пьезокварцевых пластин с нулевым температурным срезом. Число граней (или пластин) может быть различным в соответствии с необходимой разрешающей способностью и точностью, например 3., 4, 5, 6 и т. д. Диэлектрическая оболочка 11 в форме многогранника закреплена на упругом элементе 1 и располагается между пьезокварцевыми оболочками 9 и 10, которые имеют одинаковое число граней, и,соответственно, все грани размещены взаимно параллельно.

На каждой внешней грани 12 оболочек 9 и 10 нанесен электрод 13, имеющий переменную по его длине массу. На каждой грани 14 внутренней и внешней оболочек 11 нанесены сопряженные электроды 15. Между электродом 13 и сопряженным электродом 15 образуется локализованная зона 16, где возбуждаются пьезоэлектрические колебания.

Каждая пара электродов 13; подключена к входам соответствующего электронного возбудителя 17. Два электронных возбудителя 17, подключенных к двум соседним локализованным зонам 16, подсоединяются к соответствующему первому сумматору 18, который предназначен для выделения суммарного прироста частоты и снятия высокочастотных несущих. С каждого первого сумматора 18 снимается электрический сигнал суммарного прироста частоты на второй сумматор 19, с которого, после суммирования электрических сигналов суммарного прироста всех первых сумматоров 18, подается сумма приростов частоты на цифровой индикатор 20, где производится индикация в единицах измеряемой массы (кг), поскольку преобразования имеют линейный характер. Между корпусом 2 и ос10 !

S5 нованием 8 корпуса расположены регулировочные прокладки 21, служащие для регулировки н ачального положения электродов 13 относительно сопряженных электродов 15 для выставки локализованных зон 16.

На фиг. 2 приведена схема соединений для одного дифференциального канала измерений, поскольку все остальные подсоединения являются идентичными.

Число дифференциальных каналов для устройства, изображенного на фиг. l, составляет 12. Однако при увеличении числа граней число их, соответственно, может быть увел ичено.

Работа устройства основана на использовании прямого и обратного пьезоэлектрических эффектов, масс-эффекта и эффекта перемещения локализованной зоны колебаний.

Перед работой от блока питания (не показан) подается электропитание на все электронные элементы (электронные возбудители 17, сумматоры 18 и 19 и индикатор 20).

Электронные возбудители 17 возбуждают пьезоэлектрические колебания в локализованных зонах 6, частота которых соответствует исходному значению (для левой на фиг. 1 локализованной зоны 16 — минимальное значение, для правой — максимальное).

При помещении груза 7 на нагрузочную платформу 4 упругий элемент (рессора) 1 перемещается вниз на величину, прямо пропорциональную весу груза. Сопряженные электроды 15 размещены на соответствующее расстояние, что вызовет перемещение каждой локализованной зоны 16. При этом частота пьезоэлектрических колебаний в левой верхней (фиг. 1) зоне увеличится прямо пропорционально перемещению, а в правой верхней — соответс твенно уменьшится.

Электрические сигналы, снимаемые с соответствующих зон 16 посредством электронных возбудителей 17, в первом сумматоре 18 вычитаются (алгебраическое сложение), в результате чего на его выходе появится электрический сигн ал, частота которого равна сумме приростов частот

fo + fi — (Я вЂ” - f ) = 2 f, где fo — исходное значение частоты пьезо1 электрических колебаний первой локализованной зоны; — то же, второй локализованной зоны;

Af — прирост частоты пьезоэлектрических колебаний в первой локализованной зоне;

Л(— то же, во второй локализованной зоне;

Af — суммарное значение приростов частоты.

При этом при :ято, что Д = f и Л/1 —— (2 =

1268962

Формула изобретения

Фиг. 2

Составитель В. Ширшов

Техред И. Верес Корректор Л Обрунар

Тираж 705 11о д и и с II 0c

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор В. З,анко

3 а к а з 6024/43

Во втором сумматоре 19 частные суммарные приросты частоты пьезоэлектрических колебаний будут суммироваться и на индикатор 20 будет подаваться электрический сигнал, частота которого будет равна сумме суммарных приростов ZAf = Af + Af +

+ "+М", где ХЛ вЂ” сумма суммарных приростов;

Af, Af", Af" — суммарные приросты одного дифференциального канала преобразования.

Поскольку зависимость выходного сигнала (ZAf) является линейной функцией от массы груза, он будет индицироваться соответственно в единицах массы (кг).

Устройство для измерения массы, содержащее корпус с закрепленным на нем упругим элементом, связанным с грузоприемной платформой, преобразователь перемещения с электронным возбудителем и цифровой индикатор, отличающееся тем, что, с целью увеличения чувствительности при одновременном повышении точности измерений <а счет компенсации температурных воздействий, в него введены первые и второй сумматоры, а преобразователь перемещения выполнен в виде трех оболочек, имеющих форму многогранников с одинаковым числом параллельно расположенных граней, причем средняя из оболочек выполнена из диэлект10 рика и закреплена на упругом элементе в виде рессоры, соединенной с корпусом через упругие шарниры, на каждой внешней грани оболочек из пьезокварца нанесен электрод с переменной по длине массой, а на соответствующей грани оболочки из диэлектрика — сопряженный электрод, при этом указанные электроды попарно подключены к входам соответствующего электронного возбудителя, соединенного через соответствующий первый сумматор с вторым сумма20 тором, подключенным к цифровому индикатору.