Устройство для измерения массы Советский патент 1986 года по МПК G01G3/16 

Изобретение относится к весоизмерительной технике. Цель изобретения - увеличение чувствительности при одновременном повышении точности измерений за счет компенсации температурных воздействий. На фиг. 1 показано устройство, разрез; на фиг. 2 - схема соединений. Устройство для измерения массы содержит упругий элемент 1, выполненный в виде рессоры, соединенной с корпусом 2 через упругие шарниры 3, что обеспечивает линейное перемещение. На упругом элементе 1 установлена грузоприемная платформа 4, связанная с ним и с корпусом 2 с помощью сферических элементов (шариков) 5. На грузоприемной платформе 4 закреплена амортизационная прокладка 6, служащая для установки на нее измеряемого груза 7. На основании 8 укреплены две (внешняя и внутренняя) концентричные многогранные пьезокварцевые оболочки 9 и 10. Оболочки 9 и 10 могут быть выполнены в виде монолита или собраны и скреплены из отдельных пьезокварцевых пластин с нулевым температурным срезом. Число граней (или пластин) может быть различным в соответствии с необходимой разрешающей способностью и точностью, например 3., 4, 5, 6 и т. д. Диэлектрическая оболочка 11 в форме многогранника закреплена на упругом элементе 1 и располагается между пьезокварцевыми оболочками 9 и 10, которые имеют одинаковое число граней, и,соответственно, все грани размещены взаимно параллельно. На каждой внешней грани 12 оболочек 9 и 10 нанесен электрод 13, имеющий переменную по его длине массу. На каждой грани 14 внутренней и внешней оболочек 11 нанесены сопряженные электроды 15. Между электродом 13 и сопряженным электродом 15 образуется локализованная зона 16, где возбуждаются пьезоэлектрические колебания. Каждая пара электродов 13 и 15 подключена к входам соответствующего электронного возбудителя 17. Два электронных возбудителя 17, подключенных к двум соседним локализованным зонам 16, подсоединяются к соответствующему первому сумматору 18, который предназначен для выделения суммарного прироста частоты и снятия высокочастотных несущих. С каждого первого сумматора 18 снимается электрический сигнал суммарного прироста частоты на второй сумматор 19, с которого,после суммирования электрических сигналов суммарного прироста всех первых сум.маторов 18, подается сумма приростов частоты на цифровой индикатор 20, где производится индикация в единицах измеряемой массы (кг), поскольку преобразования имеют линейный характер. Между корпусом 2 и основанием 8 корпуса расположены регулировочные прокладки 21, служащие для регулировки начального положения электродов 13 относительно сопряженных электродов 15 для выставки локализованных зон 16. На фиг. 2 приведена схема соединений для одного дифференциального канала измерений, поскольку все остальные подсоединения являются идентичными. Число дифференциальных каналов для устройства, изображенного на фиг. 1, составляет 12. Однако при увеличении числа граней число их, соответственно, может быть увеличено. Работа устройства основана на использовании прямого и обратного пьезоэлектрических эффектов, масс-эффекта и эффекта перемещения локализованной зоны колебаний. Перед работой от блока питания (не показан) подается электропитание на все электронные элементы (электронные возбудители 17, сумматоры 18 и 19 и индикатор 20). Электронные возбудители 17 возбуждают пьезоэлектрические колебания в локализованных зонах 16, частота которых соответствует исходному значению (для левой на фиг. 1 локализованной зоны 16 - минимальное значение, для правой - максимальное). При помещении груза 7 на нагрузочную платформу 4 упругий элемент (рессора) 1 перемещается вниз на величину, прямо пропорциональную весу груза. Сопряженные электроды 15 размещены на соответствующее расстояние, что вызовет перемещение каждой локализованной зоны 16. При этом частота пьезоэлектрических колебаний в левой верхней (фиг. 1) зоне увеличится прямо пропорционально перемещению, а в правой верхней - соответственно уменьшится. Электрические сигналы, снимаемые с соответствующих зон 16 посредством электронных возбудителей 17, в первом сумматоре 18 вычитаются (алгебраическое сложение), в результате чего на его выходе появится электрический сигнал, частота которого равна сумме приростов частот /6+ A.f,-(/Г--А 2) 24/, где /о - исходное значение частоты пьезоэлектрических колебаний первой локализованной зоны; fo - то же, второй локализованной зоны; Д/1 - прирост частоты пьезоэлектрических колебаний в первой локализованной зоне; - то же, во второй локализованной Д/ - суммарное значение приростов частоты. При этом принято, что /о о и Л/1 . Во втором сумматоре 19 частные суммарные приросты частоты пьезоэлектрических колебаний будут суммироваться и на индикатор 20 будет подаваться электрический сигнал, частота которого будет равна сумме суммарных приростов 2Д/ Д/+ Af-f + ... + АГ. где 2А/ - сумма суммарных приростов; А/, Af, А/ - суммарные приросты одного дифференциального канала преобразования. Поскольку зависимость выходного сигнала (2А/) является линейной функцией от массы груза, он будет индицироваться соответственно в единицах массы (кг). Формула изобретения Устройство для измерения массы, содержащее корпус с закрепленным на нем упругим элементом, связанным с грузоприемной 1 П IVI C/JiV-lYH ri I , v-uyi.CAiiii UB платформой, преобразователь перемещения с электронным возбудителем и цифровой индикатор, отличающееся тем, что, с целью увеличения чувствительности при одновременном повышении точности измерений за счет компенсации температурных воздействий, в него введены первые и второй сумматоры, а преобразователь перемещения выполнен в виде трех оболочек, имеющих форму многогранников с одинаковым числом параллельно расположенных граней, причем средняя из оболочек выполнена из диэлектрика и закреплена на упругом элементе в виде рессоры, соединенной с корпусом через упругие щарниры, на каждой внешней грани оболочек из пьезокварца нанесен электрод с переменной по длине массой, а на соответствующей грани оболочки из диэлектрика - сопряженный электрод, при этом указанные электроды попарно подключены к входам соответствующего электронного возбудителя, соединенного через соответствующий первый сумматор с вторым суммаJ-тором, подключенным к цифровому индикатору.

Изобретение относится к весоизмерительной технике и позволяет увеличить чувствительность при одновременном повышении точности измерений за счет компенсации температурных воздействий. Для этого преобразователь перемещения выполнен в виде двух концентричных многогранных пьезокварцевых оболочек 9 и 10, между которыми размещена диэлектрическая оболочка 11, закрепленная на упругом элементе 1. На внещних гранях пьезокварцевых оболочек 9, 10 нанесены электроды 13 с переменной по длине массой, напротив которых на гранях 14 оболочки 11 размещены меньщие по размеру электроды 15. При помещении груза 7 на платформу 4 упругий элемент 1 с оболочкой 11 опускается, что приводит к перемещению каждой локализованной зоны, образованной парой электродов 13 и 15. Частота пьезоэлектрических колебаний, возбужденных в этих зонах, изменяется пропорционально перемещению зоны. На выходах сумматоров 18 появляются электрические сигналы с частотой, равной сумме ростов и сумме суммарных приростов частот (Л соответственно. 2 ил. ю 05 СХ) СО 05 ю