Способ непрерывного контроля изменения массы образца

 

Изобретение относится к методам измерения массы образца по прогибу нагруженного им. упругого элемента и может быть использовано для контроля за изменением массы образца, наприп мер, при сорбционных исследованиях. Цель изобретения - повышение точности измерения изменения массы образца. ,Исследуемьм образцом нагружают свободньй конец горизонтального упругого стержня, другой конец которого жестко соединен с консольно закрепленным пьезоэлектрическим элементом. При изменении массы образца происходит перемещение свободного конца упругого элемента. Перемещение регистрируется бесконтактным датчиком, вырабатывающим электрический сигнал, который преобразуется и подается на пьезоэлектрический элемент, деформация которого компенсирует перемещение свободного конца упругого стержня и обеспечивает возвращение его в первоначальное состояние. О величине изменения массы образца судят по амплитуде сигнала, требующегося для компенсации перемещения конца гибкого стержня . 1 ил. с S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 С 01 С 3/13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ;

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4098390/28-25 (22) 31.07.86 (4б) 23.03.88. Бюл. У 11 (71) Всесоюзный научно-исследовательский биотехнический институт (72) А.П.Востоков, Н.М.Казанский, Р.А.Золкин, Е.В.Семейко, И.С.Дуб и А.Н.Цетович (53) 531.753(088.8) (5б) Писаренко Г.С., Арарев В.А. Сопротивление материалов. Киев: Высшая школа, 19 79, с . 89-92 . (54) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО КОНТРОЛИ

ИЗМЕНЕНИЯ МАССЫ ОБРАЗЦА (57) Изобретение относится к методам измерения массы образца по прогибу нагруженного им упругого элемента и может быть использовано для контроля за изменением массы образца, напри мер, при сорбционных исследованиях.

„.ви„„дашам

Цель изобретения — повышение точности измерения изменения массы образца.

Исследуемым образцом нагружают свободный конец горизонтального упругоro стержня, другой конец которого жестко соединен с консольно закрепленным пьезоэлектрическим элементом.

При изменении массы образца происходит перемещение свободного конца упругого элемента. Перемещение регистрируется бесконтактным датчиком, вырабатывающим электрический сигнал, который преобразуется и подается на пьезоэлектрический элемент, деформация которого компенсирует перемещение свободного конца упругого стержня и обеспечивает возвращение его в первоначальное состояние. О величине изме- фу нения массы образца судят по амплитуде сигнала, требующегося для компен- („ сации перемещения конца гибкого стержня. 1 ил.

1383102

Изобретение относится к измерительной технике, в,частности к способам измерения массы образца по прогибу нагруженного им упругого элемента, и может быть использовано для контроля за изменением массы образца при сорбционных исследованиях.

Целью изобретения является повышение точности измерения изменения мас- 1ð сы образца.

На чертеже схематично изображено устройство для осуществления способа.

Способ заключается в том, что исследуемым образцом 1 нагружают сво- 15 бодный конец горизонтально расположенного упругого стержня 2, другой конец которого жестко соединен с консольно закрепленным горизонтальным пьезоэлектрическим элементом 3. Воз- 2р

| никшую на этом элементе при его деформации разность потенциалов приводят к нулю. При изменении массы образца изменяется прогиб упругого стержня 2 и происходит перемещение

его свободного конца, которое регистрируется бесконтактным датчиком 4 перемещения, вырабатывающим сигнал, пропорциональный величине перемещения свободного конца стержня 2. Этот сиг- 30 нал через преобразователь 5 подается на металлизированные торцы пьезоэлектрического стержня 3, вызывая его деформацию на величину, компенсирующую перемещение конца стержня 2 и обеспечивающую возвращение свободного конца упругого стержня 2 в исходное положение. Амплитуда сигнала датчика перемещения, пропорциональная изменению массы исследуемого образца 1, регистрируется прибором 6, по показанИям которого судят об изменении массы образца.

Положительный эффект от использования предлагаемого изобретения дос- 45 тигается за счет применения компенсационного способа измерения деформации упругого стержня, закрепленного на конце консольно уотановленного пьезоэлектрического элемента. . 50

Пример. На жестком неподвижном основании консольно закреплен пьезоэлектрический элемент прямо" угольного сечения длиной 8 мм. На противоположном торце элемента тоже жестко закреплен упругий чувствительный элемент, выполненный s виде прямоугольной пластины длиной 48 мм, Верхняя и нижняя грани пьезоэлектрического элемента металлизированы для обеспечения электрического контакта с подводящими проводами. На расстоянии 40 мм от закрепления упругого элемента на нем имеются насечки для подвески исследуемого образца, а положение свободного конца его отслеживается оптическим бесконтактным датчиком, имеющим порог чувствительности 0,2 мкм, погрешность 0,4 мкм. Оптический датчик представляет собой

"вилку", на одной стороне которой установлены два инфракрасных светодиода, включенных в противофазе, а на другой — фотоприемник, Между светодиодами и фотоприемником расположен свободный конец упругого элемента так, что он перекрывает часть потоков излучения обоих светодиодов. В случае равенства "тецей" от него на фотоприемнике. выходной сигнал датчика равен нулю. В противном случае сигнал имеет полярность фазы того светодиода, чей поток излучения на фотоприемник больше.

Вся конструкция собрана на одном жестком основании и помещена в калорифер, где поддерживается постоянная температура 20 С. Проведение измерений происходит в следующей последовательности. Исследуемый образец на легкой чашечке подвешивается на гибкий элемент в месте расположения насечек . В частном конкретном случае, масса образца вместе с чашечкой не должна превышать 20 r чтобы не выйти за пределы упругой деформации чувствительного элемента. Поц действием массы образца последний изгибается и передает изгибающий момент на пьезоэлектрический элемент, который также изгибается (на величину порядка 0,15-0,20 мм). При этом на верхней и нижней гранях его возникает разность потенциалов (порядка 200250 мВ), величина которой является функцией начальной массы образца.

Первоначально возникшая разность потенциалов на пьезоэлектрическом элементе снимается (становится равной нулю). При изменении масс» образца происходит перемещение свободного конца гибкого стержня, величина которого регистрируется оптическим датчиком. Сигнал с датчика усиливается и в виде напряжения постоянного тока подается на пьезоэлектрический элемент, который изгибается в соот1383102

Формула изобретения

Составитель В. Пересадько

Техред Л. Сердюкова

Корректор С.Шекмар t

Подписное

Редактор Л.Гратилло

Заказ 1281/35 Тираж 717

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ветствующую сторону и компенсирует перемещение свободного конца стержня (возникшее из-за изменения массы образца), приводя его в ноль оптического датчика. Это компенсирующее напряжение и является выходным сигналом всего устройства, отражающим абсолютное изменение массы образца. Сигнал регистрируется самописцем H-527> IIpH-10 чем в конкретном случае геометрические размеры устройства подобраны так, что изменению массы на 10 мг соответствует компенсирующий сигнал в

1o Ms, l5

Способ непрерывного контроля изменения массы образца, включающий нагружение исследуемым образцом горизонтально расположенного стержня, один конец которого жестко закреплен, и измерение изменения массы образца по величине деформации стержня, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения изменения массы образца, стержень закрепляют на конце консольно установленного пьезоэлектрического элемента, разность потенциалов, возникшую в пьезоэлектрическом элементе, приводят к нулю после нагружения стержня образцом, а деформацию стержня определяют по разности потенциалов, подаваемой на пьезоэлектрический элемент для компенсации перемещения свободного конца стержня, обусловленного изменением массы образца.