Устройство для измерения усилий

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (51) М. Кл.

К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТЮУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.01.76 (2f) 2307239/18-10 с присоединением заявки %

ОО1 Ь 1/16

7есударственвй хснвтет

Саввта Мвввтра СССР св двлаи взобретвея в аткритхй (23) Приоритет (43) Опубликовано 25,11.776юллетень № 43 (53) УДК 531.781 (овв.в) (45) Дата опубликования описания 15.12,77 (72) Авторы изобретения

А. И. Трофимов и В. В. Попов

Отделение % 1 Томского ордена Октябрьской Революции и ораена

Трудового Красного Знамени политехнического инсткту та им. С. М. Кирова (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЙ

Изобретение относится к области снлоизмерительной техники и может быть использовано для измерения преимущественно статических усилий нли давлений.

Известные устройства для измерения статических усилий или давлений, содержащие пьезоэлемент с двумя системами электродов, к одной из которых подключен генератор электрических колебаний, а к другон — измерительный прибор, не обеспечивают требуемой точности и диапазона измерения (I). 10

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для измерения,.усилий, содержащее пьезоэлемент с электродами, генератор электрических колебаний, измерительный прибор и а снлопередающие элементы в виде накладок, через которые усилие прикладывается к пьезоэлементу (2}.

Однако эти устройства не обладают требуемой точностью измерения, так как площади со- ® прикосновения поверхностей пьезоэлемента и силопередающих элементов изменяются из-за случайных трений на границах кг нтакта. Кроме того, диапазон измеряемых усилий этого устройства ограничен в области больших усилий и определяется размерами пьезоэлемента. 5

Целью изобретения является повышение точности измерений и расширение диапазона из-. меряемых усилий.

Достигается это тем, что в него введен резонатор, выполненный в виде стакана н размещенный своими торцами между силопередающи-, мн элементами, а пьезоэлемент жестко связан с торцовой поверхностью резойатора.

На чертеже изображено предлагаемое устройство дл я из мере ни я ус ил и й.

Устройство содержит пьезоэлемент I с электродами, резонатор 2, выполненный в виде стакана, на торцовой поверхности которого жестко закреплен пьезоэлемент 1. Резонатор 2 установлен между силопередающими элементами 3 и 4, конструкция которых определяется конкретным применением данного устройства.

Генератор 5 электрических колебаний и измерительный прибор 6 соединен с соответствующими электродами пьезоэлемента I.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 5 электрических колебаний, подключенный к электродам пьезоэлемента 1, возбуждает в нем механические колебания на резонансной частоте, что вызывает появление разности потенциалов на электродах, соединенных с измерительным прибором 6. Прн возбужЫ1393

Составитель В. Яковлев

Техред О. Луговая Корректор И. Гокаии

Редактор Е. Полиоиова

Заказ 4565 34 Тираж l l0l Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и . открытий! l 3035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4!5

Филиал ППП «Патентэ, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 денни в стенках резонатора 2, изготовленного из пьезопасснвного материала, образуются стоячие волны, а так как возбуждение производится на резонансной частоте, акустические потери колеблющегося пьезоэлемента будут максимальными, что соответствует максимальному выходному сигналу.

При действии измеряемого усилия, сжимающего резонатор 2, через силопередающне элементы 3 и 4 по образующей в резонаторе 2 возникают механические напряжения, изменяю щие параметры резонатора, в том числе и мо-, дуль упругости, а следовательно, н скорость распространения звука, Изменение параметров резонатора 2 приводит к увеличению акустических потерь и к нарушению резонансного режима колебаний, что вызывает уменьшение выходного сигнала пьезоэлемента 1, который фиксируется измерительным прибором 6.

Таким образом, в предлагаемом устройстве пьезоэлемент не подвергается действию измеряемого усилия, а следовательно, не изменяется площадь контакта поверхности пьезоэлемента с силопередающими элементами и не проявляются нелинейные эффекты, обусловленные механическими напряжениями в нем, что приводит к увеличению точности измерения. . Диапазон измерения определяется в предлагаемом устройстве геометрическими размерами, толщиной используемого резойатора и может быть значительно расширен в области больших усилий, Формула кюбретекил

Устройство для измерения усилий, содержащее генератор электрических колебаний, пье49 зоэлемент сэлектродами,,силопередающие элементы и измерительный прибор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения диапазона измеряемых усилий, в него введен резонатор, выполненный в виде стакана и размещенного своими торцами между силопередающими элементами, а пьезоэлемент жестко связан с торцовой поверхностью резонатора.

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе: .!. Авторское свидетельство СССР № 315963, кл. Q О1 1. 1!16, 1971.

2, Авторское свидетельство СССР № 387233, кл. G 01 L 1/18, 1974.