Торсионные микровесы Советский патент 1989 года по МПК G01G7/04 

Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано для измерения малых навесок порядка 0,1 - 1 г путем закручивания упругого торсиона подвески.

Цель изобретения - повьш1ение точности измерения навесок.

На чертеже изображена электрокинематическая схема торсионных микровесов.

Микровесы состоят из равноплечего коромысла 1, подвешенного на двух опорных торсионах 2 и 3, например, из кварца или бронзы с усиленным поперечным сечением, снабженного развилками 4 и 5 с концевыми шарнирами 6 и 7 для грузоприемных тяг 8 и 9 с чашками 10 и 11 для измеряемого груза 12 и гирь 13 и 14, а также зеркалом 15 и компенсационной пружиной 16,

создающей натяг опорных торсионов Z и 3.

Параметры опорных торсионов 2 и 3 а именно их диаметры, длина и упругие свойства, выбраны такими, что ряэиостъМ их удельных противодейст- вукидих моментов VJ, и W- ( W - W.) равна малой величине, существенно меньщей, чем каждое из значений W и V.J в отдельности, т.е.

, ,

и ,-W,, ; W,

Закручиваемые концы 17 и 18 торсионов 2 и 3 закреплены на валах 19 и 20, на которых установлены роторы 21 и 22 двух сельсинов: сельсина-датчика 23 и сельсина-приемника 2А,

Одноименные роторные обмотки 25 и 26 сельсинов 23 и 24 соединены с помощью проводников 27 последовательно, а их статорные обмотки 28 и 29 подсоединены с помощью проводников 30 к источнику 31 питания параллельно.

Направления вращения ef сельсинов 23 и 24 относительно оси чувствительности 0,-0,| равноплечего коромысла 1 выбраны противоположными. Вал 19 снажен крутильной головкой 32 и отсчет- ным устройством (круговой микрощка- лой) 33, отсчет показаний которого (по числу делений п, на которое она развернулась) ведется с помощью подвески 34, оптической системы 35 и экрана 36 с указателем 37.

Наблюдение угла разбаланса ноплечего коромысла 1 производится с помощью подвески 38, микрообъектива 39, зеркала 15, диафрагмы 40 и фотопреобразователей 41, включенных ди(|)ференциально на микроамперметр 42. Основание 43 служит для крепления на нем валов 19 и 20, а также других неподвижных узлов микровесов.

Микрове :ы работают следующим образом.

На чайки 10 и 11 устанавливаются, соответственно, измеряемый груз 12, масса т, которого неизвестна, и гири 13

при;т.

с общей массой т,

мерно равной массе т,, т.е. ..,., удовлетворяющей условию предварителного уравновешивания равноплечего

коромысла 1 по массе.

Из-за наличия остаточной некомпен

чее коромысло 1 получает малое угловое отклонение utj ту или другую сторону, Kcn oiioe фиксируется зерка0

0

0

5 35

40

45

50

55

лом 15, изменяющим условия освещенности дифференциальных фотолреобразо- вателей 41. Разностньш фототок Л1(, фотопреобразователей 41, пропорциональный углул, фиксируется микроамперметром 42.

Оператор закручивает крутильную головку 32 в ту или иную сторону относительно исходного (нулевого) положения микрошкалы 33 до тех пор, пока угловое рассогласование л f не сводится к нулю, uif-fO, и показания микроамперметра 42 также не подойдут к нулевым, Icp - Одновременно при закручивании крутильной головки 32, наряду с вращением вала 19 с закручиваемым концом 17 первого торсио- на 2, вращается ротор 21 сельсина- датчика 23. При этом от закручивае- ого на угол ц конца 17 торсиона 2 создается компенсационный момент М | , равный

М,, W,. с/,

где W, - удельный противодействующий момент торсиона 2;

у - угол закручивания, а при вращении ротора 21 сельсина- датчика 23 на угол Ц) в его роторных обмотках 25 создаются компенсационные токи I

pi , поступающие в роторные

обмотки 26 сельсина-приемника 24. Токи I р. создают синхронизирующий момент М , поворачивающий ротор 22 сельсина-приемника 24 на угол ц| вместе с закручиваемым в противоположную сторону концом 18 второго торсиона 3, создающего разностньш компенсационный момент М , равный

М к-г , где Wj -удельный противодействующий

момент торсиона 3; (f - угол закручивания. Суммарный компенсационный момент М|, действующий на коромысло 1, равен

MK-J М,+ W,u- W,.L (V, ,-W ) 4. ,

где 4W Wi- разность удельных противодействующих моментов торсионов 2 и 3.

Поскольку при исходной установке торсионов 2 и 3 значение W выбрано существенно меньшим, чем отдельные значения W, и W 2, то крутильная головка 32 и ее микрошкала 33 имеют повышенную чувствительность и точность компенсации углового разбаланса

5),S2

равнс111лоче1 о ко1)С)М1-к:ла 1 высока, я микрошклла 33 xapaKTcjui ycT дифференциальное дейстние обоих торсионов 2 и 3.

Число делений п,на которое повернулась микроожала 33 до положения силового уравновешивания коромысла 1, рияует неуравновешенную гирями 13 и 1А чясть am массы т, измеряемого груза 12.

m Г} г+ ЛП П1

п

где S - цена деления микрошкалы 33;

п - отсчетиое число делений микрошкалы 33 в положении уравновешивания равноплечего коромысла 1.

J5

J5

Л

г Д

/It i

10

,S

Градуировка микровесов ведется с

помощью обрязцов(.1х гирь 13 и 14, нак- лчпываемых на чаижу Ю. Формула изобретения Торс-ионные микровесы, содержащие подвешенное па двух опорпьт торсио- „ах равноплечее коромысло, к плечам которого прикреплены грузоприемные тяги, отсчетное устройство, связанное с KpvTtuibHOH головкой и с концом одного опорного торсиона, о т л и ч а- „ щ и е с я тем, что,с целью повышения точности, они снабжены двумя сельсинами, роторы которых связаны с концами обоих торсионов, причем одноименные роторные обмотки сельсинов соединены последовательно, а статорные - параллельно.

7

31

..

Упит ТГ1

-за

Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано для измерения малых навесок. Цель изобретения - повышение точности измерения навесок. На чашки 10 и 11 устанавливаются измеряемый груз 12 и гири 13 и 14 с общей массой M_I. Из-за наличия остаточной некомпенсации по массе равноплечее коромысло 1 получает малое угловое отклонение Δφ в ту или иную сторону, которое фиксируется зеркалом 15. Оператор закручивает крутильную головку 32 в ту или иную сторону относительно нулевого положения микрошкалы 33, пока угловое отклонение не будет сведено к нулю. Одновременно с вращением вала 19 с закручиваемым концом 17 первого торсиона 2 вращается ротор 21 сельсин-датчика 23. При этом от закручиваемого на угол конца 17 торсиона 2 создается компенсационный момент M_K1, а при вращении ротора 21 сельсин-датчика 23 на угол φ в его роторных обмотках 25 создаются компенсационные токи J_PI, поступающие в роторные обмотки 26 сельсин-приемника 24 и создающие синхронизирующий момент, поворачивающий ротор 22 сельсин-приемника 24 на угол φ вместе с закручиваемым в противоположную сторону концом 18 второго торсиона 3. Микрошкола 33 характеризует дифференциальное действие обоих торсионов 2 и 3. Число делений N, на которое поворачивается микрошкала 33 до положения силового уравновешивания коромысла 1, характеризует неуравновешенную гирями 13 и 14 часть массы измеряемого груза 12. 1 ил.

Составитель Т.Ишкова

Редактор И.Шмакова Техред Л.Сердюкова

Корректор М.Васильева