Широкодиапазонный датчик растяжения-сжатия Советский патент 1991 года по МПК G01L1/22 

Изобретение относится к силоизмери- тельной технике и может быть использовано для точного измерения знакопеременных усилий в широком диапазоне.

Целыо изобретения является повышение точности измерения.

На фиг.1 изображено сечение широкодиапазонного датчика растяжения-сжатия, состоящего из четырех тел вращения; на фиг.2 - одна из возможных электрических схем устройства; на фиг.З - график изменения величины электрического сигнала.

Первое тело вращения представляет собой цельную фасонную оболочку, состоящую из силовоспринимающего кольца 1, силопередающей оболочки 2, выполненных за одно целое с кольцевой пластиной 3. имеющей с обеих сторон на концах наружной поперхности конусообразные подрезисторные оболочки 4 и 5 с навитыми грнзорози- сторами R1...R4. Эта пластина 3 перехолит во вторую силовзодящую обоп-041-v 6, которая в свою очередь имеет в средней части утолщение, переходящее в оилипводрщую оболочку 7 и далее в кольце-зую ппагтпну 8, на конце которой аналогично пластине 3 имеются подреэисюрные конусообразные оболочки 9 и 10с навитыми е; зорезне горл- ми R5...R8. Кроме того, нижняя асп кольцевой пластины 8 имеет СИЛОБВОДЯЩУЮ оболочку 11, выполненную за одно целее с ней Оболочка 11 с помощью ррзь0ы или другим способом соединяется с вторым те лом 12 вращения, представляющим собой кольцевую пластину С внутренней стороны кольцевая пластина 12 аналогично соедин.- на с упором с кольцевым выступом М Четвертое тело 13 вращения преде

CS 00 О

эо

со

о

собой кольцо, соединенное аналогично пластине 12с силовводящей оболочкой 6. Конструкция выполнена так, что кольцо 13 находится между пластиной 12 и выступом упора 14с определенным и равным зазором с обеих сторон. Схема устройства состоит из четырехплечного электрического моста, включающего тензорезисторы RI...RS, электронного тензорезисторного усилителя AI, переключателя П, показанного пунктиром, и электронного усилителя А2 с коэффициентом усиления, равным у- 1.

Широкодиапазонный датчик растяжения-сжатия работает следующим образом.

При измерении усилий сжатия. Внеш- нее усилие Р прикладывается с одной стороны к силовоспринимающему кольцу 1, а с другой - к упору 14. Затем это усилие передается через оболочку 2, что вызывает изгиб пластины 3, а через кольцевую пластину 12 с помощью оболочки 11 поворачивается кольцевая пластина 8, Таким образом деформируются тензорезисторы Ri...Ra. Так как жесткости кольцевых пластин 3 и 8 различны, то и деформации тензорезисторов Ri...R4 и Rs...Re будут различными и пропорциональны жесткости пластин с учетом жесткости силовводящих оболочек. Когда усилие достигает определенной величины, зазор с одной сдороны (для данного случая с нижней) исчезнет и тогда кольцевая пластина 8 будет деформироваться в зависимости от величины сжатия оболочки 6. При этом переключатель П отключит выход датчика от первого усилителя AI и подключит его к выходу второго усилителя Аа- Так как

/ /

второй усилитель имеет коэффициент усиления у - 1. то зависимость электрического сигнала от измеряемого усилия будет линейной

Формула изобретения Широкодиапазонный датчик растяжения-сжатия, содержащий два упругих элемента разной жесткости с размещенными на них тензорезисторами, включенными в электрический мост тензорезисторного усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены переключатель, второй усилитель, кольцо, кольцевая пластина и упор с кольцевым выступом, а упругие элементы выполнены в виде двух соосныхоболочек, связанных с конусообразным телом вращения, жесткость одного из упругих элементов в у раз больше жесткости другого, при этом податливый упругий элемент одной своей оболочкой связан через одну из оболочек жесткого упругого элемента с кольцом, а второй оболочкой - с кольцевой пластиной, связанной с упором, причем кольцо расположено с одинаковым зазором между кольцевой пластиной и выступом упора, а тензорезисторы. расположенные на жестком упругом элементе, соединены последовательно с тензо- резисторами, расположенными на податливом упругом элементе, и включены в электрический мост, при этом второй усилитель имеет коэффициент усиления у- 1 и подключен через переключатель между выходом первого усилителя и выходом датчика.

Ю

фиг 1

R,

К,

R

R:

(Риг. 2

U, U

|/7

Выход

i

u

и

з

Изобретение относится к измеритель ной технике и может быть использовано для точного измерения знакопеременных усилий. Целью изобретения является повышение точности измерения. Эю достигается применением двух упругих злемегтоп с ряэ- ной жесткостью Жесткость одного из ЭПР- ментов в у раз бечьше жесткости „ pvoro Податливый упругий элемент одной споей оболочкой связан через оболочку друюго элемента с кольцом. Другая оЬплочкч под IT ливого упругого элемента связ-жт с кольцевой пластиной, которая соединена с упором. Кольцо расположено с одинаковым зазором между выступом упора и кольцевом плчсти- нсй Тензорезисторы обоих упругих зп мсн- тов соединены последовательно ь элс-лри- ческий мост. Один из уситителеи имеет ko- эффициент усиления у 1 подключен L ,ез переключатель между пыходом перього усилителя и выходом датчика 3 ил т С

ном