Бароэлектрический датчик силы Советский патент 1987 года по МПК G01L11/00 

Изобретение относится к классу первичных преобразователей, а конкретно к устройствам преобразования сосредоточенных сил и давлений в электрический сигнал, и может быть использовано в измерительной технике автоматике и системах регулирования для определения статических и им- пульсных механических нагрузок.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия бароэлектри- ческого датчика силы.

На фиг. 1 изображен бароэлектри- ческий датчик силы.

Бароэлектрический датчик силы содержит цилиндрический образец твердого электролита I, помещенный в изолирующий корпус 2. К торцовым поверхностям электролита 1 прижаты два электрода 3 и 4 с различной площадью контакта. Поверхности электродов различаются не менее, чем в 25 раз, чтобы при наложении нагрузки вдоль оси датчика достаточно сильно различались давления в контактах. К электродам 3 и 4 прижаты стальные пуансоны 5 и 6, через которые передается нагрудка.

Бароэлектрический датчик силы представляет собой электрохимическую cиcтeмv типа:

A6o,,

2

ИЛИ

Cu SBr/Cu RbCl J /Cu SBr.

Бароэлектрический датчик силы работает следующим образом.

При наложении усилия возникают различные давления в двух разновеликих электродах. При этом электронно- ионные проводники подвергаются относительно разному сжатию. Соответстве но возникает электродвижущая сила, которая является мерой свободной энергии переноса ионов серебра или мди из более слсатого в менее сжатый электрод. Таким образом, величина электрического сигнала определяется свойствами электронно-ионных проводников, а электролит необходим для возникновения разности потенциалов, .связанной с электрохимической реак- .цией на границе с электродами.

Пример 1. В плексиглассовый цилиндрический корпус давлением 3000 МПа запрессован твердый.электро лит Ag4RbJ5 и два электрода со става

,

362975

Ав,

н-е .

диаметром 0,15 и 0,65 см. Калибровочная кривая приведена на фиг. 2 (кривая 1).Чувствительность

с датчика составляет 0,32 мВ/кГ, погрешность - 0,9%, предельная нагрузка - 50 кГ. Относительная чувствительность (т.е. минимальная нагрузка) равна 0,06 кГ. Таким образом, дина10 мический диапазон датчика равен Д 20 Ig 50/0, дБ.

Временная функция баро-ЭДС представлена на фиг. 3 (кривая ).Время установления сигнала на уровне

15 0,95 от стационарного не превьшшет 5 с. Рабочий частотный диапазон датчика при гармоническом сигнале от О до 10 Гц.

Пример 2. В плексиглассовый

20 цилиндрический корпус давлением

300 МПа запрессован твердый электролит , и два электрода состава диаметром 0,15 и 0,65 см. Калибровочная кривая датчика приведе25 на на фиг. 2 (кривая 2). Чувствительность датчика составляет 0,2 мВ/кГ, погрешность - 0,7%. Предельная нагрузка равна 120 кГ. Относительная чувствительность (.минимальная нагруз-

30 ка) равна 0,1 кГ. Динамический диапазон равен Ig 120/0,1 62 дБ. Временная функция баро-ЭДС представлена на фиг. 3 (кривая 2). Время установления сигнала на уровне 0,95 от стационарного составляет 7 с. При гармонической нагрузке частотный диапазон от О до 10 Гц.

I

Таким образом, использование предлагаемого бароэлектрического датчика силы ,(в отличие от известных) повыиа- ет точность измерений не менее, чем на порядок величины (от 10-15% до менее чем 1% погрешности), а быстродействие в 100-150 раз (от 10-15 мин

45 до 5-7 с).

Предлагаемый датчик прост в изготовлении, надежен, хорошо воспроизводим, легко может быть миниатюри- .зирован и найдет широкое приме гение

50 в автономных измерительных устройствах.

Формула изобретения

55 Бароэлектрический датчик силы, содержагций твердый электролит и два электрода с- различной поверхностью контакта, помещенных в корпус из изоляционного материала, о т л и ч а35

40

313629754

ю щ и и с я тем, что, с целью пова- ионного проводника, имеющего мойиль- шения точности и быстродействия, ный ирн, общий с твердым электроли- электроды выполнены из электронно- том.

Е (MB)

Ю

Заказ 6391/29 Тираж 776Подписное

ВИНИЛИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4.

20 Фиг. 2

Fl/f/r)

Изобретение относится к устройствам преобразования сосредоточенных сил и давлений в электрический сигнал. Цель изобретения - повышение точности и быстродействия, устройства. Датчик представляет собой цилиндри- ческий образец твердого электролита 1 в изолирующем корпусе 2. К торцовым поверхностям электролита 1 прижаты два электрода 3 и 4. Поверхности электродов различаются не менее чем в 25 раз, чтобы при наложении нагрузки вдоль оси датчика достаточно сильно различались давления в контактах. К электродам 3 и 4 прижаты пуансоны 5 и 6, через которые передается нагрузка. При наложении усилия возникают различные давления в электродах 3 и 4. Электронно-ионные проводники подвергаются относительно разному сжатию. Возникает ЭДС, которая является мерой свободной энергии, переносов ионов серебра или меди из более сжатого в менее сжатый электрод. Величина электрического сигнала определяется свойствами электронно-ионных проводников. 3 ил. § (Л 1 хч фиеЛ