Датчик силы Советский патент 1991 года по МПК G01L1/10 

Изобретение относится к силоиэмери- тельной технике и может быть использовано для точного измерения усилий.

Целью изобретения является повышение точности,

На фиг. 1 показан датчик, осевое сечение; на фиг. 2 - электрическая схема датчика.

Датчик с илы состоит из четырех резонаторов 1-4, попарно имеющих одинаковые геометрические размеры, причем hi/Di h 2 /D2 и Li/Di . Соосно с резонаторами выполнена кольцевая пластина 5, имеющая две силовводящие конусообразные круговые оболочки 6 и 7. На фиг. 1 также схематично показано расположение электромагнитов съема Wi, Ws, Ws, W и возбуждения колебаний Wa, W4, We, We. На фиг. 2 представлена электрическая схема соединения электромагнитов Wi,...,W8, четырех дифференциальных электронных усилителей-ограничителей AtА4 и трех смесителей в виде частотно-разностных вычитателей Si, Sz, 5з, генераторы колебаний П, Га, Гз. Г4 отмечены пунктиром,

Датчик силы работает следующим образом.

Измеряемое усилие Р, равномерно распределенное в окружном направлении и приложенное к СИ.ЛОБВОДЯЩИМ конусообразным круговым оболочкам, изгибает кольцевую пластину 5 так, что цилиндрические оболочки 1 и 3 сжимаются, а оболочки 2 и 4 растягиваются. Пропорционально их деформации меняется собственная частота колебаний этих оболочек

Генераторы П, Г2, Гз, Г4 возбуждают колебания в оболочках 1-4 соответственно и при помощи генераторов и обратной связи снимаются с них собственные колебания. Причем в оболочках 1 и 3 возбуждаются колебания большей частоты, а в оболочках 2 и 4 - меньшей. Пр.и помощи частотно-разностных вычитателей Si и S2 вычитаются колебания FI - Рг и Рз - R соответственно. Так как геометрические размеры цилиндрических оболочек 1 и 2, а также 3 и 4 равны между собой, то деформируются они на одинаковую величину, но в разных направлениях (расположены симметрично «относительно срединой поверхности кольцевой пластины). Поэтому приращение частоты будет одинаковым на выходе частотных вычитателей Si и Sz. Следовательно, выходная характеристика датчика будет линейной. Температурное влияние на эти

оболочки будет также одинаковым. Так как в оболочках 1 и 2; 3 и 4 выполнено соотношение основных геометрических размеров постоянным (hi/Di h2/D2 U/Di La/D2). то и влияние их на собственную частоту цилиндрических резонаторов одинаковое и зависит от их напряженно деформированного состояния. Следовательно,температурные слагаемые деформации, направленные в одну сторону этих оболочек, при вычитании

частот в частотном вычитателе 5з взаимно уничтожаются и выходная частота Р будет более линейно зависеть от измеряемого усилия,.при одновременной температурной стабилизации частотного сигнала, а в связи

с этим повысится точность измерения. Формула изобретения Датчик силы, содержащий упругий элемент в виде тела вращения, два силовводя- щих элемента, первую пару резонаторов,

системы возбуждения колебаний которых включены соответственно в схему первого и второго генераторов, выходы которых подключены к входам первого смесителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены третий и четвертый генераторы, второй и третий смесители, вторая пара резонаторов с соответствующими системами возбуждения, включение соответственно в схему третьего и четвертого генераторов, выходы кото- рых подключены к входам второго смесителя, выход которого соединен с первым входом третьего смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого

смесителя, при этом силовводящие элементы выполнены в виде усеченных конусообразных круговых оболочек соосно и за одно целое с упругим элементом, а резонаторы выполнены в виде кольцевых цилиндров с

попарно одинаковыми геометрическими размерами и закреплены попарно по разные стороны от упругого элемента и соосно друг другу, упругому элементу и круговым оболочкам, причем соответствующие отношениям среднего диаметра каждой пары кольцевых цилиндров к его высоте и толщине равны между собой.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для точного измерения усилий. Целью изобретения является повышение точности. Цель достигается тем, что в устройство введены вторая naps резонаторов 3 и 4, которые совместно с парой резонаторов 1 и 2 закреплены на упругом элементе 5 соединением механически с силовводящими конусообразными оболочками 5 и 6. Каждый резонатор выполнен в виде цилиндра и снабжен соответствующими системами возбуждения, включенными в схему соответствующего генератора, при этом выходы генераторов каждой пары резонаторов включены на входы двух соответствующих смесителей, выходы которых подсоединены к входу третьего смесителя. Каждая пара резонаторов закрещена по разные стороны от упругого элемента соосно друг другу, упругому элементу и круговым оболочкам 5 и б, при этом соответствующие отношения среднего диаметра цилиндра резонаторов к его высоте и толщине для каждой паоы ое- зонаторов равны между собой. При воздействии усилия на конусообразные оболочки последние изгибают упругий элемент и деформируют резонаторы, преобразованный выходной сигнал которых пропорционален приложенному усилию. 2 ил. Ж Ё О XI Ю О ь Фиг 1