Датчик силы

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

- Союз- Советскнк

Сощивпнстнческнк республик

< ti993054 (61) Дополнительное к авт. свил-ву{22) Заявлено 03. 09. 81 (21) 3335884/18-10 с присоединением заявки йе(23) Приоритет(5l)M. Кл.

G 01 L 1/10

ГееуаЮетеепвй кемитет

СССР

No ааааа взабретений и атарытик

Опубликовано 30.0I 83. Бюллетень М 4 (53) УДК 531.781 (088.8) Дата опубликования описания 30. 0 I . .83 (72) Авторы изобретения

Л.И.Захарьящев и Н.A.Âîðîáüåâ (j1) Заявитель рязанский радиотехнический институт (54) ДАТЧИК СИЛЫ

1УстройСтво относится к силоизме- . рительной технике и может применяться в качестве динамоме рв, а также о в качестве чувствительного элемента датчиков силы, давления и акселерометров.

Известное устройство содержит пластину; изготовленную из монокрист таФлического пьезоэлектрика, поверхность которой является звукопроводом, о и размещенные на этой пластине преобразователи электрического сигнала в акустическую волну и наоборот (1

Недостатком известного устройства . является хрупкость линии задержки, обусловленная физическими свойствами монокристаллического пьезоэлектрика, а также ограниченный диапазон измерений.

Наиболее близким по технической

20 сущности к предлагаемому является датчик силы на поверхностно-акустических волнах, состоящий из пластины, выполненной из монокристаллического пьезоэлектрика, поверхность которой служит звукопроводом и подложкой для нанесения на нее двух электроакустических преобразователей $2)

Недостаток устройства заключается в ограниченности пределов измерения со стороны малых сил.

Цель изобретения - расаирение диапазона измерения при статическом и динамическом нагружениях.

Поставленная цель достигается тем, что каждый электроакустический преобразователь выполнен в виде полого герметизированного цилиндрического корпуса, внутри которого размещена катувка индуктивности, охватывающая стержень из магнитострикционного материала,, прикрепленный к центру диска, закрывающего один из торцов цилиндрического корпуса, и постоянного магнита, закрепленного на внутренней стенке цилиндрического корпуса, а звуко993054 4 и Диски 3 выполняют функции акустических фильтров., что повышает устойчивость преобразования силы F в часм, тоту.

Использование предлагаемого датй чика позволяет расширить пределы измерения, которые определяются диаметром перемычки, служащей звукопроводом.

Выполнение составных частей устройст 0 ва из металла позволяет повысить устойчивость силочувствительного элеу- . мента к ударным нагрузкам и статииз ческим перегрузкам.

25 провод выполнен в виде металлическо силовоспринимающей перемычки, соеди няющей центры дисков электроакустических преобразователей, а также те что цилиндрические корпуса и диски электроакустических преобразователе выполнены заодно целое с металличес кой силовоспринимающей перемычкой.

На фиг.1 показан датчик, общий вид; на фиг.2 - схема включения дат чика.

Датчик состоит из двух электроак стических преобразователей, каждый которых содержит корпус 1,, крышку 2, металлический диск 3, стержень 4, ка- 5 тушку 5 индуктивности, постоянный магнит 6, выводы 7 катушки и проходные изоляторы 8; Преобразователи соединяются между собой.при помощи перемычки 9. 20

Если по катушке пропускать переменный ток определенной частоты, то в стержне 4, входящем в эту катушку, согласно эффекту Джоуля, возникнут продольные механИческие волны той же частоты. Они вызовут изгибные колебания диска 3, которые, в свою очередь, приведут к возникновению продольных волн в перемычке 9.

Через некоторое время, зависящее 30 от длины перемычки 9, волна, распространяющаяся в ней, достигает диска второго преобразователя и приводит к возникновению в нем изгибных колебаний. Они возбуждают продольные вол- З5 ны в стержне нижнего преобразователя, связанном с этим диском, что приводит, согласно эффекту Виллари, к возникновению переменного тока в катушке. 40

При включении в цепь положительной обратной связи электронного усилителя 1О (фиг.2) и при достаточном ко" эффициенте усиления последнего на его выходе возникают колебания. 45

Под воздействием измеряемой силы

F происходит удлинение перемычки 9, что приводит к увелияению времени задержки и к уменьшению частоты коле" баний. 50

Формула изобрете ния

1. Датчик силы, содержащий два электроакустических преобразователя, соединенных звукопроводом, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения при статическом и динамическом нагружениях, каждый электроакустический преобразователь выполнен в виде полого герметизированного цилиндрического корпуса, внутри которого размещена катушка индуктивности, охватывающая стержень из магнитострикционного материала> прикрепленный к центру диска, закрывающего один из торцов цилиндрического корпуса, и постоянного магнита, закрепленного на внутренней стенке цилиндрического корпуса, а звукопровод выполнен в виде металлической силовоспринимающей перемычки, соединяющей центры дисков электроаку. стических преобразователей.

2. Датчик по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности, цилиндрические корпуса и диски электроакустических преобразователей выполнены заодно целое с металлической силовоспринимающей пе" ремычкой.

Источники информации, принятые во внимание при экснертиэе

1. Патент США Н 3863487, кл. 73"71.2, опублик. 1975 °

2. Патент США й" 3878477

:кл. 331-40, опублик. 1975 {прототип).

993054

Составитель В.Годзиковский

Редактор Н.Безродная Техред M. Tenep Корректор Г.Огар еаюеееевееее»

Заказ 443/55 Тираж 871 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

3 13035, Иосква, 3-35, Рауаская наб., д. 4/5

° аааеааОааеаФО Ю

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4