Струнный датчик силы

 

Сущность изобретения: датчик содержит размещенный в корпусе подвижный элемент, выполненный в виде керна, кинематически связанный с объектом измерения, и струнный элемент, один конец которого связан с корпусом через винт предварительной настройки, а другой конец закреплен на керне. В корпусе размещена подпружиненная муфта, на концах которой выполнена резьба с разными шагами одного направления. Один резьбовой конец муфты связан с подвижной концевой частью датчика, закрепляемой на объекте, а другой резьбовой конец муфты связан с керном. 2 ил.

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

Известен датчик, содержащий силовоспринимающий стержень, закрепленный в одном или нескольких местах и воспринимающий силу на некотором расстоянии от места крепления, что вызывает его изгиб, пропорциональный приложенной к нему силе. На силовоспринимающем стержне закреплен в двух точках струнный чувствительный элемент. Первая точка крепления струны находится непосредственно на стержне, вторая на жестком соединительном элементе, выступающем от консольного конца стержня в направлении первой точки крепления струны параллельно ее оси чувствительности. Обе точки крепления струнного элемента находятся по направлению продольной оси силовоспринимающего стержня, на некотором расстоянии одна от другой. Взаимное согласование коэффициентов теплового расширения соединительного элемента и струнного дает возможность согласовать тепловые деформации между этими элементами и благодаря этому в значительной мере уменьшить чувствительность датчика к изменениям температуры [1] Недостатком является отсутствие возможности настройки датчика на ту или иную частоту после жесткой установки датчика на объекте измерений.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является датчик, содержащий эксцентриковую втулку, связанную с подвижной опорой и силовоспринимающим элементом. Измеряемая сила через эксцентриковую втулку и подвижную опору передается на струнный элемент. Подвижная опора закреплена в корпусе при помощи упругого шарнира, ось которого наклонена под заданным углом к продольной оси силовоспринимающего элемента. Для герметизации внутреннего объема датчика используется разделитель сред, связанный с эксцентриковой втулкой и корпусом [2] Недостатками датчика являются направление измеряемой силы перпендикулярно длине струны, при этом не всегда возможна установка необходимым образом датчика на объекте, особенно в тех случаях, когда измеряются усилия в конструкциях стержневой или цилиндрической формы.

Кроме того, в датчике не предусмотрена возможность настройки при жестком закреплении его на объекте, из-за чего при установке датчика на объекте будет изменяться начальная частота.

Целью изобретения является обеспечение возможности регулировки чувствительности в заданном диапазоне в процессе измерения на объекте.

Цель достигается тем, что в струнный датчик силы, содержащий корпус, подвижную концевую часть, размещенный в корпусе подвижный элемент, кинематически связанный с объектом измерения, и струнный элемент, одним концом соединенный с корпусом, а другим с подвижным элементом, введены винт предварительной настройки и подпружиненная муфта, имеющая на обоих концах резьбу с разными шагами одного направления, при этом один резьбовой конец муфты связан с подвижной концевой частью, другой с подвижным элементом, который выполнен в виде керна с упругим элементом, закрепленным в корпусе, а струнный элемент соединен с корпусом с помощью винта предварительной настройки.

На фиг. 1 показан датчик, общий вид; на фиг. 2 градуировочная характеристика датчика.

Струнный датчик содержит корпус 1, упругий элемент, например мембрану 2, пружину 3, муфту 4, сальниковое уплотнение 5, прижимное кольцо 6, катушку 7 с сердечником, струну 8, винт 9 предварительной настройки, стопор 10, штуцер 11, подвижную концевую часть удлинитель 12, законцовку 13 корпуса, переходник 14, керн 15, кольцевое уплотнение 16, пружину 17 и гайки 18, 19.

При вращении муфты 4 происходит изгиб мембраны 2 и перемещение подвижного элемента керна 14 с закрепленным на нем концом струны 8. Возбуждение колебаний струны 8 и регистрация ее частоты происходят с помощью катушки 7 с сердечником. Для уплотнения выводов кабеля из корпуса 1 предусмотрен штуцер 11 и кольцевое уплотнение 16.

Для герметизации внутренней полости струнного датчика силы с целью исключения попадания влаги предусмотрено сальниковое уплотнение 5. Пружина 3 служит для установления равновесного состояния мембраны 2. Переходник 14 предназначен для улучшения технологии изготовления и сборки датчика. Для прижима мембраны 2 служит прижимное кольцо 6, а крепится датчик с помощью законцовки 13, закрепляется и регулируется натяжение струны 8 с помощью керна 15, другим концом струна 8 закреплена к винту 9 предварительной настройки, который фиксируется стопором 10. Гайка 19 обеспечивает прижим мембраны 2 к корпусу 1 и направление перемещения муфты 4. Удлинитель 12, кинематически связанный с мембраной 2 и струной 8, другим своим концом закреплен на объекте.

Упругий элемент 2 обеспечивает настройку датчика при его закрепленном положении на объекте и исключает влияние жесткости корпуса 1 на объект измерений.

Для обеспечения температурной компенсации следует подобрать экспериментальным путем материалы и геометрические размеры элементов датчика так, чтобы выполнялось следующее соотношение: lto=lt1+lt2+lt3, где lto=ot lo температурное удлинение объекта измерений при длине lo, где o температурный коэффициент расширения материала объекта; t изменение температуры; lt1=1t l1 температурное удлинение законцовки корпуса датчика длиной l1, где 1 температурный коэффициент расширения материала законцовки; lt2=2t l2 температурное удлинение струны длиной l2, где 2 температурный коэффициент расширения материала струны; lt3= 3tl3 температурное удлинение материала удлинителя длиной l3, где 3 температурный коэффициент расширения материала удлинителя.

До проведения измерений струнный датчик силы жестко закрепляется на объекте с помощью винтов, проходящих через отверстия удлинителя 12 и законцовки 13 корпуса. Непосредственно перед измерением проводится регулировка начального диапазона периода колебаний струны 8 с помощью винта 9 предварительной регулировки.

После закрепления датчика на объекте производится установка исходного периода колебаний струны. В процессе измерений в результате деформации объекта происходит удлинение (укорочение) базы объекта измерений, что, в свою очередь, вызывает натяжение или ослабление струны 8, которое передается путем перемещения удлинителя 12 через муфту 4 и мембрану 2. Деформация мембраны 2 вызывает перемещение керна 15 с закрепленной на нем струной 8, в результате чего происходит изменение колебаний струны 8. В зависимости от знака деформации (растяжение, сжатие) происходит изменение периода колебаний струны 8, которое регистрируется измерительной аппаратурой.

Формула изобретения

СТРУННЫЙ ДАТЧИК СИЛЫ, содержащий корпус, подвижную концевую часть, размещенный в корпусе подвижный элемент, кинематически связанный с объектом измерения, и струнный элемент, одним концом соединенный с корпусом, а другим с подвижным элементом, отличающийся тем, что в него введены винт предварительной настройки и подпружиненная муфта, имеющая на обоих концах резьбу с разными шагами одного направления, при этом один резьбовой конец муфты связан с подвижной концевой частью, другой с подвижным элементом, который выполнен в виде керна с упругим элементом, закрепленным в корпусе, а струнный элемент соединен с корпусом с помощью винта предварительной настройки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для точного измерения усилий

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано , например, для взвешивания

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения деформаций и усилий

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

Изобретение относится к датчикам давления , имеющим чувствительную к давлению колебательную систему, и позволяет уменьшить запаздывание показаний для изменения давления, особенно в области вакуума

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения силы разрыва каната

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к частотным датчикам давления со струнными резонаторами, и может быть использовано для измерения давления с высокой точностью в условиях переменных температур

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при контроле напряженно-деформированного состояния элементов бетонных конструкций

Изобретение относится к области неразрушающего контроля технологических процессов в строительной индустрии и может быть использовано для получения данных о параметрах предварительно напряженных арматурных элементов (стержней, канатов и т.д.) при изготовлении железобетонных конструкций, в частности, для определения требуемого удлинения арматурного элемента, измерения напряжений в арматурном элементе и корректировки его длины

Изобретение относится к области испытания машиностроительных и строительных конструкций

Изобретение относится к техническим средствам автоматизации систем управления и предназначено для контроля физических величин

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля напряженно-деформированного состояния (НДС) гидротехнических сооружений, например плотин гидроэлектростанций, а также контроля напряженно-деформированного состояния других сооружений, зданий и конструкций

Изобретение относится к области измерений механической силы и производных от нее величин, момента силы, давления, массы, деформаций, линейных и угловых ускорений

Изобретение относится к высокочувствительным способу и устройству измерения силы/массы с использованием системы фазовой автоподстройки частоты

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано в устройствах измерения, контроля и регулирования больших усилий сжатия около 1000 кг и более

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля напряженно-деформированного состояния (НДС) гидротехнических сооружений, например плотин гидроэлектростанций, а также контроля прочности бетона эксплуатируемых предварительно напряженных железобетонных конструкций. Способ контроля параметров бетона плотин путем измерения параметров сигналов, пропускаемых через бетон галереи плотины от двух генераторов (генератор высокочастотных сигналов и генератор сейсмических волн). Сигналы генераторов, проходящие через бетон, регистрируют датчиками сейсмических волн и датчиками электромагнитного поля, в виде двух ортогонально расположенных индукционных приемных катушек. По результатам измерения наведенных в индукционных приемных катушках ЭДС на участках контролируемой зоны конструкции вычисляют сдвиг фаз (тангенс угла потерь) высокочастотного сигнала в бетоне. По величине фазового сдвига определяют коэффициент влажности бетона в зоне расположения пар датчиков (электромагнитных и сейсмических). Прочность бетона рассчитывают с учетом коэффициента влажности бетона по результатам измерений времени и скорости распространения сейсмических волн на участках между парами датчиков контролируемой зоны галереи. Технический результат заключается в повышении точности определения прочности бетона в конструкциях сооружений в процессе эксплуатации. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области измерений механических параметров. Датчик резонаторный содержит основание в виде пластины из монокристалла, в котором выполнены сквозные прорези с образованием стержневого резонатора, поверхности которого металлизированы для образования электродной системы, и маятникового подвеса в виде двух стержней, одни концы которых присоединены к чувствительному элементу, а другие концы соединены с основанием. Части поверхностей стержней маятникового подвеса металлизированы материалом, плотность которого близка к плотности материала электродной системы стержневого резонатора. Достигаемым техническим результатом является уменьшение погрешности в условиях воздействия импульсного разогрева. 1 ил.

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

Наверх