ИЗМЕРИТЕЛЬ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА Российский патент 1996 года по МПК G01L3/10 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров вращающихся валов, таких как напряжение, деформация, а также крутящих моментов и мощности на валах.

Известно [1] устройство для измерения крутящего момента, содержащее измерительный мост, размещенный на валу, токосъемные контакты, источник питания, усилитель, вычитающее устройство и резистор.

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является измеритель крутящего момента, содержащий измерительный мост, размещенный на валу, токосъемные контакты, источник питания, усилитель, вычитающее устройство, умножающее устройство и резистор [2]
Недостатком известного устройства является недостаточная точность из-за дестабилизирующего воздействия возмущающих факторов на тензорезисторы моста и резистор, изготовленные из разного материала и установленные в разных условиях.

На чертеже изображена структурная схема измерителя крутящего момента.

Измеритель крутящего момента содержит измерительный мост, состоящий из тензорезисторов 1 4, источник 5 питания, токосъемные контакты 6 11, усилители 12 и 13, блок 14 деления. К выходу источника 5 питания подключены последовательно соединенные токосъемный контакт 6, вершины диагонали питания моста, содержащего тензорезисторы 1 4, токосъемный контакт 7. Вершины диагонали питания соответственно через токосъемные контакты 8 и 10 подключены также ко входам усилителя 13. Вершины измерительной диагонали моста соответственно через токосъемные контакты 9 и 11 подключены ко входам усилителя 12. Выходы усилителей 12 и 13 подключены ко входам блока 14 деления, выход которого является выходом устройства.

Измеритель крутящего момента работает следующим образом.

Сигнал с измерительной диагонали моста через токосъемные контакты 9 и 11 поступает на входы усилителя 12, напряжение на выходе которого описывается выражением
(1)
где К₁ коэффициент усиления по напряжению усилителя 12;
U напряжение источника 5 питания;
ΔR изменение сопротивления тензорезистора, пропорциональное крутящему моменту;
R сопротивление одного тензорезистора;
R₆, R₇ переходные сопротивления токосъемных контактов 6 и 7 соответственно.

Усилитель 12 имеет высокое входное сопротивление, поэтому переходные сопротивления токосъемных контактов 9 и 11 влияния на результат измерения не оказывают.

Сигнал с другой диагонали моста через токосъемные контакты 8 и 10 поступает на входы усилителя 13, напряжение на выходе которого описывается выражением
(2)
где К₂ коэффициент усиления по напряжению усилителя 13.

Сигналы (1) и (2) с выходов усилителей 12 и 13 поступают на входы блока 14 деления, сигнал на выходе которого определяется выражением
(3)
Так как входное сопротивление усилителя 13 очень высоко, то переходные сопротивления токосъемных контактов 8 и 10 также не оказывают влияния на результат измерения.

Как видно из выражения (3) использование данного изобретения не требует стабильного источника питания, уменьшает погрешность от нестабильности переходных сопротивлений в токосъемных контактах и от дестабилизирующего воздействия возмущающих факторов на элементы схемы.

Сущность изобретения: измеритель крутящего момента содержит измерительный мост, состоящий из тензорезисторов 1 - 4, источник 5 питания, токосъемные контакты 6 - 11, усилители 12 и 13, блок 14 деления. К выходу источника 5 питания подключены последовательно соединенные токосъемный контакт 6, вершины диагонали питания моста, токосъемный контакт 7. Вершины диагонали питания моста через токосъемные контакты 8 и 10 подключены ко входам усилителя 13. Вершины измерительной диагонали моста через токосъемные контакты 9 и 11 подключены ко входам усилителя 12. Выходы усилителей 12 и 13 подключены ко входам блока 14 деления, выход которого является выходом измерителя крутящего момента. 1 ил.

Измеритель крутящего момента, содержащий измерительный мост, размещенный на валу, источник питания, подключенный через одни токосъемные контакты к вершинам диагонали питания измерительного моста, и усилитель, подключенный через другие токосъемные контакты к вершинам измерительной диагонали, отличающийся тем, что в него введены блок деления и второй усилитель с токосъемными контактами, через которые он подключен к вершинам диагонали питания измерительного моста, а выходы усилителей подключены к входам блока деления, выход которого является выходом измерителя крутящего момента.