ЧАСТОТНЫЙ ДАТЧИК СИЛЫ Российский патент 1995 года по МПК G01L1/10 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в весоизмерительных устройствах.

Известно устройство для измерения усилий, содержащее упругий чувствительный элемент в виде цилиндра с силовоспринимающими элементами и с Н-образным сквозным пазом, струну, прикрепленную к выступам Н-образного сквозного паза, систему возбуждения [1]
Недостаток устройства значительная нелинейность функции преобразования, так как в схеме применен одинарный струнный преобразователь.

Наиболее близким к изобретению является частотный датчик силы, содержащий упругое тело, выполненное в виде двух последовательно соединенных колец, два струнных резонатора, выполненных в виде перемычек, закрепленных взаимно-перпендикулярно по диаметрам колец, систему возбуждения, силопередающие элементы с резьбовым соединением [2] Недостатком этого датчика является низкая механическая прочность, вызванная наличием в удлиненном упругом теле узкого переходного участка между кольцами. Кроме того, для обеспечения линейности преобразования кольца в известном датчике имеют различную жесткость, что достаточно сложно в изготовлении.

Целью изобретения является повышение механической прочности и технологичности датчика.

Это достигается тем, что в частотном датчике силы, содержащем упругое тело, два струнных резонатора с системой возбуждения и силопередающие элементы, упругое тело выполнено в форме монолитного дискообразного элемента с центральным сквозным отверстием и двумя диаметрально расположенными выступами, в упругом теле выполнены два диаметрально расположенных паза, стенки которых соединены между собой струнными резонаторами, при этом ось, проходящая через центры струнных резонаторов, перпендикулярна оси симметрии выступов, а силопередающими элементами являются внутренняя поверхность центрального сквозного отверстия и выступы.

Струнные резонаторы выполнены в виде перемычек, образованных в материале упругого тела пазами.

На фиг. 1 схематически изображен частотный датчик силы; на фиг. 2 вид по стрелке А на фиг. 1.

Частотный датчик силы содержит упругое тело 1 дискообразной формы с центральным сквозным отверстием 2, пазами 3, 4 и выступами 5, 6, а также стержневые резонаторы 7, 8 систему возбуждения 9, 10. Ось, проходящая через центры резонаторов 7, 8, перпендикулярна оси симметрии выступов 5, 6.

Упругое тело 1 и резонаторы 7, 8 изготовлены из одного материала (стали 35 ХГ. С А), что сводит к минимуму температурную погрешность. Изготовление резонаторов 7, 8 за одно целое с упругим телом 1 (фиг. 2) обеспечивает повышенную стабильность частоты благодаря отсутствию элементов крепления.

Частотный датчик силы работает следующим образом.

Центральное сквозное отверстие 2 используется для подвешивания датчика, например, к крюку подъемного крана, к выступам 5, 6 подвешивается измеряемый груз. Противоположно направленные силы вызывают деформацию упругого тела 1. В результате верхний резонатор 7 испытывает деформацию растяжения, а нижний резонатор 8 деформацию сжатия, и резонансные частоты колебаний резонаторов 7, 8 изменяются. Выходной информацией датчика является разность частот.

За счет концентрации усилия, прикладываемого к сравнительно небольшому участку В внутренней поверхности сквозного отверстия 2, достигается высокая симметричность силовых линий деформации, вызываемой моментом сил, приложенных к выступам 5, 6. Отсутствие резьбовых соединений в силоизмерительных элементах также способствует симметричному распределению силовых полей в упругом теле. Все это обеспечивает достаточно высокую линейность преобразования измеряемого усилия в разностную частоту.

Сущность изобретения: датчик содержит упругое тело 1 в форме монолитного дискообразного элемента с центральным сквозным отверстием 2, двумя диаметрально противоположными пазами 3, 4 и двумя диаметрально противоположными выступами 5, 6. Струнные резонаторы 7, 8 соединяют стенки пазов 3, 4. Силопередающими элементами служат внутренняя поверхность отверстия и выступы 5, 6. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. ЧАСТОТНЫЙ ДАТЧИК СИЛЫ, содержащий упругое тело, два струнных резонатора с системой возбуждения и силопередающие элементы, отличающийся тем, что упругое тело выполнено в виде монолитного дискообразного элемента со сквозным центральным отверстием и двумя диаметрально расположенными выступами, в упругом теле выполнены два диаметрально расположенных паза, стенки которых соединены между собой струнными резонаторами, при этом ось, проходящая через центры струнных резонаторов, перпендикулярна к оси симметрии выступов, а силопередающими элементами являются внутренняя поверхность сквозного отверстия и выступы. 2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что струнные резонаторы выполнены в виде перемычек, образованных в материале упругого тела пазами.