Тензометрическое устройство

 

Изобретение относится к массои силоизмерительной технике и может быть использовано при создании прецизионных весов, динамометров для медицинской клинико-диагностической техники. Цель изобретения - повышение точности измерения и упрощение электрической устрой/ 12 / ства. Усилие помещенного на грузовоспринимающую платформу 1 груза передается через выступ 12 корпуса каждого автономного тензометрического узла 2 на его упругий элемент 4. Деформация упругих элементов 4, пропорциональная нагрузке, измеряется с помощью тензопреобразователей 5-8. Результирующий сигнал об измеряемом параметре, полученный путем последовательного и согласного суммирования сигналов автономных тензометрических узлов 2 в мостовой или полумостовой схеме устройства, поступает с выводов моста к внешнему измерительному устройству. В устройстве предусмотрена возможность радиального перемещения каждой из опор 3 с тензометрическим узлом 2 в плоскости платформы 1 с помощью пазов 11 и фиксации в заданном положении с помощью винтов 13 для обеспечения коррекции коэффициентов преобразования тензометрических узлов 2. 6 ил. (Л С п|п о ч| ю ю ю 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s 6 01 1 1/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР Г1ИСА ИЕ йЗ РЕТЕ И

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

11 15 (21) 4753487/10 (22) 27.10.89 (46) 23,09.91. Бюл. М 35 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт медицинского приборостроения (72) А.И.Вишняков и В.И.Короленко (53) 531,781 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

bh 353159, кл. G 01 1. 1/22, 1970.

Полунов Ю,П., Гальченко В.Д. Цифровые измерител ьно-уп ра вля ющие устройства тензометрических весов и дозаторов. — M.;

Энергоатомиздат, 1986, с. 82-85, рис.4.1. (54) ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к массо- и силоизмерительной технике и может быть использовано при создании прецизионных весов, динамометров для медицинской клинико-диагностической техники. Цель изобретения - повышение точности измерения и упрощение электрической схемы устрой„„. Д „„1679224 А1 ства.Усилие помещенногона грузовоспринимающую платформу 1 груза передается через выступ 12 корпуса каждого автономного тенэометрического узла 2 íà его упругий элемент 4. Деформация упругих элементов 4, пропорциональная нагрузке, измеряется с помощью тензопреобразователей 5-8. Результирующий сигнал об измеряемом параметре, полученный путем последовательного и согласного суммирования сигналов автономных тензометрических узлов 2 в мостовой или полумостовой схеме устройства, поступает с выводов моста к внешнему измерительному устройству.

В устройстве предусмотрена возможность радиального перемещения каждой из опор

3 с тенэометрическим узлом 2 в плоскости платформы 1 с помощью пазов 11 и фиксации в заданном положении с помощью винтов 13 для обеспечения коррекции коэффициентов преобразования тензометрических узлов 2. 6 ил.

1679224

0 платформы 1 и обратно, а также с возможностью фиксации в необходимом положении.

Возможность перемещения опор 3 с закрепленными на них автономными тензометрическими узлами 2 реализована путем выполнения в платформе. 1 направляющих радиальных пазов 11 (по числу опор 3), равноудаленных от геометрического центра 0 платформы.1 и симметричных ему, в которые с малым зазором входят выступы 12 корпусов тензометрических узлов 2.

В устройстве с трехопарной платфармой 1 пазы 11 расположены в вершинах равностороннего треугольника, равнауда50

Изобретение относится к массо- и силоизмерительной технике и может быть использовано, например, при создании прецизионных весов, динамометров для медицинской клиника-диагностической 5 техники.

Цель изобретения - повышение точнасти измерений и упрощение электрической схемы многоопорного тензометрического устройства. 10

На фиг. 1 представлена конструктивная схема трехопорного тензометрического устройства для измерения массы; на фиг. 2

- то же, вид сверху; на фиг, 3 - функциональная схема устройства; на фиг.4 и 5 - схемы .15 соединения тензорезисторов тензаметрических узлов в единую соответственно мостову а и полумостовую схемы; на фиг.6график зависимости выходного сигнала устройства от деформации для предлагаемо- 20 го и известного устройств.

Тензаметрическае устройство (фиг. 1) состоит из грузавоспринимающей платформы 1 и автанамйых тензаметрических узлов 2, размещенных на опорах 3. Каждый тензо- 25 метрический узел 2 содержит упругий элемент 4, например, в виде двухбалочной пружины, на котором установлены тензорезистивные преобразователи 5-8.

При этом, если принять тензорезисторы 30

5 и 6 (фиг. 1 и 3), размещенные на рабочих плечах 9 и 10 соответственно, каждого упругого элемента 4 за тензорезисторы с положительной девиацией сопротивления, то .соответствующие им тензорезисторы 7 и 8 35 будут иметь отрицательную девиацию сопротивления при приложении нагрузки к силовоспринимающией платформе 1.

Опоры 3 с закрепленными на них автономными тензометрическими узлами 2 40 установлены по периферии силовоспринимающей платформы 1 (фиг. 2) симметрично относительно ее геометрического центра О с возможностью перемещения в плоскости приложения усилий (в плоскости платформы 45

1) в направлении к геометрическому центру ленных от центра 0 платформы 1, причем оси пазов 11 совмещены с направлением соответствующих им радиусов платформы 1.

Длина пазов 11 выбирается с учетом возможного начального технологического разброса характеристик упругих элементов 4 и тензорезисторов 5-8 отдельных тензоузлов

2 и лежит в пределах 1-2 от величины соответствующего радиуса, Возможность фиксации положения опор 3 с автономными тензометрическими узлами 2 реализуется посредством фиксирующих винтов 13 (или гаек).

Тенэорезисторы 5-8 всех автономных тензометрических узлов 2 соединены в единую мастову o (полумостовую) схему (фиг. 4 и 5), причем тензореэистары 5 с положительной девиацией сопротивления всех автономных узлов 2 включены последовательно в одно плечо моста, в противолежащее плечо которого также включены последовательно соединенные тензорезистары 6 с положительной девиацией сопротивления всех автономных узлов 2, а в смежные с ними плечи моста включены, соответственно, все тензорезисторы 7 и все тензорезисторы 8 с противоположным знаком девиации сопротивления.

Таким образам, каждому плечу моста (полумаста) принадлежат тензорезисторы всех автономных тензоузлов 2, причем в каждом плече они имеют последовательное и одинаковое па знаку девиации сопротивления включение, а смежные плечи моста (полумоста) различаются по знаку девиации сопротивления, образующих их тензорезисторов, Мостовая или полумостовая схемы работают с источником 14 питания.

При наладке устройства а процессе его сборки осуществляют коррекцию коэффициента преобразования в каждом автономном тензометрическом узле 2. Для этого на время коррекции коэффициентов преобразования тензарезисторы 5-8 каждого автономного узла 2 соеди,яхт в свою мостовую схему. Нагружают платформу 1 калиброванными грузам;., обеспечивая равные приращения массы. При каждой конкретной нагрузке измеряют выходные сигналы по каждому из автономных узлов

2 и сопоставляют их между собой. Для получения одинаковых величин коэффициентов преобразования автономныхузлов2их перемещают вместе с опорой 3 вдоль геометрического радиуса платформы 1 скольжением выступа 12 в направляющем пазу

11, добиваясь равных величин приращения выходных сигналов этих узлов в процессе нагружения. Затем положения автономных

1679 224 узлов 2 с опорами 3 фиксируют винтами 13, а тензорезисторы 5-8 всех автономных узлов 2 соединяют в мостовую (полумостовую) схему(фиг. 4 и 5), Нафиг.бзаштрихована область распо- 5 ложения характеристически Лu (Л1)отдельного тенэоузла при перемещении его направлении к геометрическому центру 0 платформы 1 иобратно по направляющему пазу

11. Ширина области, соответствующая дли- 10 не паза 11, лежит в пределах приблизительно +. 2 от номинального значения крутизны преобразования тензоуэла.

Устройство работает следующим образом. 15

Груз (например, кровать с пациентом) помещают на платформу 1, стараясь расположить его ближе к геометрическому центру 0 платформы. Усилие, воспринимаемое платформой 1, передается через выступ 12 корпу- 20 са каждого автономного тенэометрического

< узла 2 на его упругий элемент 4.

Деформация упругих элементов 4, пропорциональная нагрузке, измеряется с помощью тензорезисторов 5-8, преобразующих 25 деформацию в электрический сигнал.

Результирующий для всех автономных узлов 2 сигнал информации об измеряемой массе (усилии), полученный путем последовательного и согласного суммирования сиг- 30 налов отдельных тензоузлов 2 в мостовой (полумостовой) схеме устройства, поступает с выводов AU моста (полумоста) к внешнему измерительному устройству, осуществляющему при необходимости уси- 35 ление выходного сигнала и преобразование его в необходимую форму.

Результирующее напряжениесигнала Л Ц. сформированное путем последователбного и согласного суммированния 40 напряжений Л u отдельных автономных измерительных узлов 2, равно

ЛЦ; — m Au, где m - количество измерительных узлов в системе.

С учетом того, что. Л Ц = n . Л R 3, получаем

AUek -ARI Х где k-mn.

Учитывая, что коэффициент преобразования устройства

AUg

l4 = — ц —, 55 где t -величина линейной деформации упругого элемента, достигаемый выигрыш А в увеличении коэффициента преобразова-. ния, как отношение коэффициентов преобразования в предлагаемой Kn(n) и известной

Kg(g) измерительных системах, будет п(п k Лйi 3 . him

Таким образом, тенэометрическое устройство беэ привлечения дополнительных технических средств обеспечивает в сравнении с известным m-кратное увеличение результирующего коэффициента преобразования Кп при одинаковых с известным устройством величине упругой деформации и токе питания тенэорезисторов с обеспечени м возможности коррекции наклона ха.актеристики преобразования усилие — напрлжение сигнала отдельного измерительного узла.

Формула изобретения

Тензометрическое устройство, содержащее многоопорную симметричную силовоспринимающую платформу с автономными тензометрическими узлами в виде упругих элементов, размещенных в опорах и тензопреобразователи с противоположными знаками девиации сопротивления на каждом рабочем плече упругого элемента; включенные в мостовые схемы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений и упрощения электрической схемы устройства, тензопреобраэователи автономных тензометрических узлов соединены в единую мостовую или полумостовую схемы, в каждом плече мостовой схемы равное количество тензопреобразователей каждого автономного тензометрического узла соединены последовательно и одинаково по знаку девиации сопротивлений, а в смежных плечах схемы размещены тензопреобразователи с противоположными знаками девиации сопротивлений, при этом каждый упругий элемент с опорой установлен с возможностью радиального перемещения в плоскости платформы и фиксации его положения.

1679224

Puz. 2

1679224

lf„ (4

Я(Фиг.0

Составитель В. Курбатова

Техред М.Моргентал Корректор M. Кучерявая

Редактор Е. Папп

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3202 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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