Тензорезисторный датчик силы

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 451929 (61) Зависимое от авт. свидетельства— (22) Заявлено 30.03.73 (21) 1898950/1810 (51) М. Кл. С 011 1/22 с присоединением заявки Ж—

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений н открытий (32) Приоритет

Опубликовано 30.11.74 Бюллетень № 44

Дата опубликования описания 1О,О4.7 5 (53) УДК 531. 781(088. 8) (72) Авторы изобретения

В. А. 1 одзиковский и Ю. М. Базжин (71) Заявитель

Научно-исследовательский и конструкторский институт испытательных машин, приборов и средств из.лерения масс (54) ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫЙ ДАТЧИК СИЛЫ

Изобретение относится к области измерительной техники.

Известны тензометрические датчики силы, содержашие упругий элемент в виде mrлиндра с отверстием, расположенным перпен- 5 дикулярно к оси упругого элемента в котором находятся тензорезисторы.

Эти датчики имеют ограниченныи диапазон измерения.

В предлагаемом датчике на торцовых . поверхностях упругого элемента выполнены концентрические кольцевые выступы с центром на оси упругого элемента по числу поддиапазонов измерений, причем средние диаметры кольцевых выступов выбраны в пределах 0,3-2,5 диаметра отверстия в упругом элементе, а высота упругого элемента составляет 1,2-5 диаметров того.же ъ отверстия. 20

Благодаря этому расширяется диапазон измерений.

На фиг. 1 показан упругий элемент датчика, сечение по его плоскости симметрии; на фиг. 2 - то же,вид сверху. 25

Датчик содержит упругий элемент 1, тензоредисторы 2, 3, 4 и 5, размешенные в отверстии 6, концентрические кольцевые выступы 7, 8, 9, выполненные на торцах упругого элемента 1 и воспринимаюшие измеряемое усилие P.

Датчик работает caezgrmrrrrrM образом.

Под действием усилия P в теле упругого элемента 1 появляются напряжения сжатия. Вокруг отверстия 6 возникает концентрация напряжений и вследствие этого по периферии отверстия напряжения перераспределяются таким образом, что в точках, лежаших на горизонтальном диа» метре, напряжение сжатия примерно в три раза превышает среднее напряжение сжатия в теле упругого элемента, а в точках, лежащих на вертикальном диаметре, появляются растягивающие напряжения, приблизительно равные по абсолютной величине среднему напряжению в теле упругого элемента, В соответствии с этим тензорезисторы 3 и 5 сжимаются, тензорезисторы 2 и 4 растягиваются. Тензорезисторы 2, 3, 4 и

5 включены в плечи мостовой измеритель451929 ной схемы (на чертеже не показана), с которой снимается сигнал датчика.

При передаче усилия через кольцевой выступ 7 напряжения в теле упругого р элемента, а следовательно, и чувствительность датчика становятся больше, чем при передаче усилия через кольцевой выступ 8, так как площадь, охватываемая,кольцевым выступом 7 меньше площади, охватываемой кольцевым выступом 8. Это позволяет при 10 использовании выступа 7 измерять меньшие усилия, чем при использовании выступа 8.

Аналогично при передаче усилия через выступ 9 чувствительность датчика меньше И чем при передаче усилия через выступ 8, и следовательно датчик можно использовать для измерения больших нагрузок. Выходной сигнал датчика во всех этих случа» ях одинаков.

Экспериментально установлены оптималь ные соотношения между высотой датчика, диаметром отверстия и диаметром кольцевых выступов, при которых эффект зависимости чувствительности от диаметра коль- " цевых выступов максимален, Средний диметр кольцевых выступов находит я в пре делах 0,3-2,5 диаметра отверстия, в котором размещены тензорезисторы, а высота упругого элемента составляет 1,2-5 диаметров того же отверстир .Предмет изобретения

Тензорезисторный датчик силы, содержащий упругий элемент в виде цилиндра с тензорезисторами, наклеенными на поверхность отверстия, расположенного перпендикулярно к продольной оси упругого элемента, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений, в нем íà TopBoBbIx поверхностях упругого элемента выполнены концентрические кольцевые выступы с центром на оси упругого элемента по числу поддиапазонов измерений, причем средние диаметры кольцевых выступов выбраны в пределах 0,3-2,5 диаметра отверстии в упругом элементе, а высота упругого элемента составляет

1,2-5 диаметров того же отверстия.

451929

Составитель В. Ширшов

pc, ia гор Т. рыбалова Техред Г.} урилко Корректор: И.Поэняковска! 1НИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 1!3035, Раушская наб., 4

Предприятие «Патент», Москва, Г.59, Бережковская наб.; 24

Заказ gg/

Изд. K 4- 9 Тираж Подписное