Устройство для измерения массы
Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано для прецизионного взвешивания твердых предметов. Цель изобретения - повышение надежности за счет увеличения динамической стойкости при одновременном расширении предела измерений. На торцах силочувствительных кварцевых резонаторов 5, выполненных в виде линз, установлены дополнительная нагрузочная 8 и опорная 11 платформы с фиксаторами 9,12 и указателями 10,13 положения. Устанавливаемый на нагрузочную платформу 7 груз создает в резонаторах 5 механическое напряжение, вызывающее изменение частоты колебаний. С выхода сумматора 16 на цифровой индикатор 17 поступает электрический сигнал с суммарной частотой. При изменении от действия внешних факторов величины силочастотного коэффициента перемещают платформы 8 и 11 на угол, отсчитываемый с помощью указателей 10 и 13 положения по отсчетной шкале 14 и фиксируют. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) А( (51) 4 С Ol G 3/16
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTKPbfTHRM
ПРИ ГКНТ СССР
1 (21) 3866012/24-10 (22) 29.12.84 (46) 23.12.89. Бюл. В 47 (71) Научно-исследовательский и конструкторский институт испытательных машин, приборов и средств измерения масс .(72) Е.И.Новиков (53) 681.269(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
В 1118869, кл. G 01 G 3/16, 1983.
Авторское свидетельство СССР
В 1476332, кл, G 01 С 3/16, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАССЫ (57) Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано для прецизионного взвешивания твердых предметов. Цель изобретения — повышение надежности за счет увеличения динамической стойкости
2 при одновременном расширении предела измерений. На торцах силочувствительных кварцевых резонаторов 5, выполненных в виде линз, установлены дополнительная нагрузочная 8 и опорная II платформы с фиксаторами 9, 12 и указателями 10, 13 положения. Устанавливаемый на нагруэочную платформу 7 груз создает в резонаторах 5 механическое напряжение, вызывающее изменение частоты колебаний. С выхода сумматора 16 на цифровой индикатор 17 поступает электрический сигнал с суммарной частотой. При изменении от действия внешних факторов величины силочастотного коэффициента перемещают платформы 8 и ll на угол, отсчитываемый с помощью указателей 10 и 13 положения по отсчетной шкале 14 и фиксируют. 1 ил.
1530934
Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано для прецизионного взвешивания твердых предметов.
Цель изобретения — повышение надежности эа счет увеличения динамической стойкости и расширение предела измерения за счет обеспечения возможНоРТН выбора нагрузочной оси °
1О
На чертеже показана схема устройства для измерения массы, Устройство содержит основание 1, корпус 2 с экранирующими разделительными перегородками 3, образующими полости 4, в которых установлены силочувствительные кварцевые резонаторы
5, выполненные по форме в виде линз, на центральные части которых нанесены возбуждающие электроды 6, нагруэсчная платформа 7.
На торцовых частях силочувствительных кварцевых резонаторов 5 установлены дополнительная нагрузочная платформа 8 с фиксатором 9 и указателем 10 положения, опорная платформа 11 с фиксатором 12 и указателем
13 положения, На корпусе 3 укреплена отсчетная шкала 14, с помощью которой производится установка в заданное положение (на заданный угол) дополнительной нагрузочной 8 и опорной
ll платформ посредством соответствующих указателей 10 и 13 положения.
Возбуждающие электроды 6 силочувствительных кварцевых резонаторов 5 подключены к входам соответствующих электронных возбудителей !5, выходы которых соединены с входами сумматора 16, выход которого псдключен к
40 входу цифрового индикатора 17 °
На чертеже приведены следующие обозначения: 00 — нагрузочная ось (продольная);ИН вЂ” направление местной вертикали и QQ — нагрузочная ось (поперечная).
Работа устройства основана на прямом и обратном эффектах и силочастстном эффекте.
S0
Перед началом работы подают электрическое напряжение на электронные блоки — электронные возбудители 15, сумматор 16, и цифровой индикатор 17.
Для измерения массы груза (не показан) устанавливают, например, устрсйство вертикально таким образом, чтобы нагрузочная ось 00 совпадала
C, l с направлением местной вертикали NI
Груз устанавливают на нагрузочной платформе 7, который под действием гравитационного поля создает усилие и m° . g, где F - усилие;
m — масса измеряемого груза;
g — гравитационная постоянная, Усилие соэдаеч в силочувствительных кварцевых резонаторах 5 механическое напряжение, вызывающее прямо
IIpoIIopIIEIoElB IE.Hop уи -7i< Iåíèå частоты пьезоэлектрических колебаний — 2
-о
f йт
D n g где d f — отклонение частоты пьез,— электрических колебаний каждом силочувствительном кварцевом резонаторе; начальное значение частоты пьезоэлектрических колебаний в каждом силочувствительном кварцевом резонаторе;
D — поперечное сечение сжимаемой части каждого силочувствительного кварцевого резонатора;
n — номер гармони"ч пьеэоэ.1ект— ричP.СIIи. . H 3лебаHий аждогс сидо- .q.ilo-,вительного резона ора; коэфф .циент поле"ного действия заделки каждого силочувствительного кварцевого резонатора при жесткой заделке
1; (1 — механическое напряжение в каждом силочувствительном кварцевом резонаторе
G =—
Поскольку все силочувствительные кварцевые резонаторы 5, заключенные в корпусе 2, работают без перемещения (жесткость пьеэокварцевого материала примерно в 15 раз выше, чем у корпуса 2, выпал:; енного из стали), то они получают одинаковые (эа исключением начального веса конструкции, который имеет постоянное значение и учитывается как систематическая составляющая) механические напряжения G и соответственно равные отклонения частоты пьезоэлектрических колебаний
6f.
Поэтому имеется возможность составлять "пакет силочувствитепьных кварцевых резонаторов из требуемс го числа
1530934 указанных элементов (например, для получения заданной точности измерения и дискретности преобразования).
Соответствующие приросты частоты пьезоэлектрических колебаний суммируются в сумматоре 16, с выхода которого на цифровой индикатор 17 подается электрический сигнал, частота которого имеет суммарное значение.
Таким образом, в сумматоре 16 (при суммировании) повышается дискретность (число единиц импульсов) на единицу массы груза и точность измерения за чет компенсации нестационарных флюкционных отклонений единичных значений частот.
В предлагаемом устройстве имеется возможность устранения температурных воздействий за счет применения разнополярных температурных коэффициентов частоты, имеющих равные абсолютные приросты.
Цифровой индикатор 17 индицирует показания в единицах массы, соответствующих массе измеряемого груза, После снятия показания величины массы измеряемого груза цикл измере-. ния заканчивается, груз снимаетея с нагрузочной платформы 7 и устройство снова готово к работе.
Введение установленных с возможностью поворота относительно оси симметрии корпуса дополнительной нагрузочной и опоркой платформ 8 и 11 с фиксаторами и указателями, кинематически связанными с отсчетной шкалой
14, обеспечивает установку величины силочастотного коэффициента (масштабного коэффициента) при его изменении от дс йствия внешних факторов (например, при старении кварцевых резонаторов). В этом случае нагрузочную и опорную платформы 8 и 11 перемещают на некоторый угол (в пределах 0-180, что эквивалентно повороту оси напряжения в тех же пределах), отсчитываемь1й посредством указателей, кинематически связанных с отсчетксй шкалой
14. После перемещения нагрузочную и опорную перемещаемые платформы фиксируют с помощью фиксаторов.
Отсчетная шкала 14 и указатели, укреплеккые на перемещаемых нагрузочкой и опоркой платформах 8 и 11, необхоцимы для точной установки указанных платформ между < обой и для возможности установки программируемого значения угла при известном законе изменения масштабного коэффициента.
Дпя получения, например, большей чувствительности (для меньших, но бо5 лее крупногабаритных грузов) используется нагружение по поперечной оси
QQ, для чего на основание 1 устанавI ливают опорную платформу II, которую фиксируют с помощью фиксатора 12, а с помощью указателя 13 отмечают ее положение °
Дополнительную нагрузочную платформу 8 устанавливают в положение о
180, отсчитывая значение угла по от-. счетной шкале 14 с помощью указателя
10, и фиксируют с помощью фиксатора
Укаэанным методом можно установии20 перемещаемые нагруэочную 8 и опорную
11 платформы в иное положение (каж,гому положению соответствует определенная силочастотная чувствительность устройства).
После выполнения указанных подготовительных операций устройство готово к работе при нагружении по сси
Qn, Измеряемый груз устанавливается
30 на дополнительную нагрузочную платформу 8, что вызывает механическое напряжение, действующее на каждый силочувствительный кварцевый элемент
5 аналогично описанному выше, но по
I соответствующему направлению QQ
Отклонение частоты пьезоэлектрических колебаний, суммирование и индикация происходят аналогично описан-! ному для нагружения по оси 00 . Pe40 зультат измерения считывается с цифрового индикатора !7 в единицах массы. После считывания показания цикл измерения заканчивается, груз снимается и устройство снова готово к ра45 боте.
Предел измерения в предлагаемом устройстве расширен за счет использования нефиксированнаго положения (одноосное нагружение), а возможности нагружения по двум взаимно перпен./ дикулярным направлениям, имеющим различные силочастотные коэффициенты.
Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я
Устройство для измерения массы, содержащее корпус с кагрузочной платформой, в котором установлены силочувствительные кварц;кые резонаторы, 1530934
Составитель В.Ширшов
ТехредЛ.Сердюкова Корректор М,Максимишннец
Редактор А.Мотыль
Заказ 7943/42 Тираж 660 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 возбуждающие электроды которых подключены к электронным возбудителям, соединенным через сумматор с цифровым индикатором, о т л и ч а ю щ е е с я
5 тем, что, с целью повышения надежности за счет увеличения динамической стойкости при одновременном расширении предела измерения, в него введены опорная и дополнительная нагрузоч- 10 ная платформы с соответствующими фиксаторами и указателями положения,установленные с воэможностью поворота относительно оси симметрии корпуса, и отсчетная шкала, закрепленная на корпусе, силочувствительные кварцевые резонаторы выполнены в виде линз, а корпус — в виде секционного кристаллодержателя, причем кварцевые резонаторы установлены между секциями корпуса, а на их торцовых частях, выступающих за пределы корпуса, закреплены посредством фиксаторов дополнительная нагрузочная и опорная платформы.
