Устройство для измерения массы Советский патент 1984 года по МПК G01G3/16 

ел

1чЭ

Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано для прецизионного измерения массы.

Известно устройство для измерения массы, содержащее кольцеобразны упругий элемент, выполненный с перемычкой, электромагниты, усилитель и регистрирующую аппаратуру „

Недостатками этого устройства являются значительные масса и стоимость за применения электромагнитов и усилителей.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения массы, содержащее упругое тело с перемычкой, на котором размещена грузоприемная платформа, и транзисторный возбудитель , подключенный к счетчику импульсов С23.

Недостатки известного устройства заключаются в неудовлетворительной точности из-за низкой чувствительности упругого элемента к деформации, низкой добротности виброчастотного резонансного чувствительного элемента и значительного температурно-частотного коэффициента.

Цель изобретения - повышение точности за счет увеличения чувствитель ности упругого тела к деформации,

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения массы, содержащем упругое тело с перемычкой, на котором размещена грузоприемная платформа, и транзисторный возбудитель, подключенный к счетчику импульсов, упругое тело с перемычкой выполнено в виде силочувствительного пьезокварцевого эле 1ента.

На чертеже показана схема устройства.

На основании 1 установлено упругое тело 2, выполненное в виде силочувствительного пьезокварцевого элемента с нулевым температурно частотным коэффициентом. В теле 2 имеются полости 3 и перемычка 4, в средней части которой находится локализованная зона 5 пьезоэлектрических колебаний, с обеих сторон которой размещены металлические электроды 6, определяющие (в основном} размеры локализованной зоны 5 пье йоэлектрических колебаний.

Металлические электроды 6 подключены к входам транзисторного возбудителя 7, выход которого подклю чен к электронному счетчику 8. Ось чувствительности упругого тела 2 обозначена ОО1

На упругом теле 2 укреплена нагрузочная платформа 9.

Работа устройства основана на прямом и обратном пьезоэлектрическом и силочастотном эффектах; эффекте локализации энергии пьезоэлектрических колебаний в ограниченной зоне пьезоэлемента и эффекте трансформации механического усилия.

Для приведения устройства в рабочее положение от источника тока (не показан подается электропитание на транзисторный возбудитель 7 и электронный счетчик 8.

Измерительный., груз (не показан) помещается на нагрузочную платформу 9, которая в силу второго закона Ньютона создает усилие F, направленное вдоль местной вертикали NN.

F mg,

где m - масса.грузаf

g - вектор гравитационного ускорения .

Усилие F, изменяющееся прямо пропорционально от измеряемой массы тп, прикладывается к упругому телу 2, в котором возникает механическое напряжение, создающее в перемычке 4 трансформируемое усилие , приложенное к двум противоположным концам. Результирующее усилие в перемычке определяется следующей зависимостью

F к.

- J,Тр Тр ™ 8 I

тр. ре )

где тр.

трансформируемое резуль тирующее усилие, действующее на перемычку

К коэффициент трансформатрции усилия. Трансформируемое усилие , изменяется прямо пропорционально от действующего усилия К.

В 4 величина трансформируемого усилия устанавливается исходя из требований прочности и необходимой чувствительности.

Возможность трансформации действующего усилия на силопреобразовательный элемент - перемычку 4 - обеспечивает возможность получения оп- , тимальных условий преобразования ( необходимый запас прочности при максимальной чувствительности) независимо от величины нагрузки F, которая воспринимается упругим телом 2, параметрами которого обеспечивают ВОЗМОЖНОСТЬ использования в широком диапазоне нагрузок.

В силу действия силочастотного эффекта в перемычке 4 от усилия

тр. рез частота пьезоэлектрических колебаний уменьшается прямо пропорционально от величины действующего усилия:

2 J:)F ту. рез

-К

сч

nD

af - отклонение частоты пьезогдеэлектрических колебаний; Кеч силочастотнай коэффициент;

УСТРОПСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАССЫ, содержащее упругое тело с перемычкой, на котором размещена грузоприемная платформа, и транзисторный возбудитель, подключенный к . счетчику импульсов, отличающееся тем, что, с целью повглиения его точности за счет увеличения чувствительности упругого тела к де,формации, упругое тело с перемычкой выполнено в виде сйлочувствительного пьезокварцевого элемента. (Л С.