Силоизмерительное устройство Советский патент 1992 года по МПК G01L1/22 

Изобретение относится к силоизмери- тельной технике и может быть использовано при измерении статических сил и массы. Известно силоизмерительное устройство, в котором силоизмерительный элемент в виде полосы с неразмещенными на ней тензорезист орами прикреплен к измерительным пружинам, выполненным в виде двух симметрично расположенных трапециевидных скоб, жестко соединенных открытыми большими основаниями.

Однако в данном устройстве силоизмерительный элемент работает только на растяжение, что не позволяет реализовать схему моста с четырьмя активными тензоре- эисторами, а также получить строго линейную характеристику в малогрузном варианте датчика.

Наиболее близко в предлагаемому измерительное устройство, в котором используются два датчика сжатия, предварительно нагруженные осевым усилием за счет под- жатия к силовоспринимающей плите с помощью шпилек и работающие по дифференциальной схеме с догрузкой-разгрузкой датчиков при приложении измеряемого усилия к силовоспринимающей ппите.

В устройстве заложена возможность реализации схемы моста с четырьмя активными тензорезисторами.

Однако в известном устройстве предварительное усилие поджатия датчиков и силовоспринимающей плиты должно составлять не менее 50% от измеряемого усилия, что ограничивает возможность получения высоких коэффициентов передачи. Схема устройства затруднительна для создания высокоточных малогрузных датчиков.

Цель изобретения - повышение коэффициента передачи и точности измерения.

Цель достигается тем, что в силоизме- рительном устройстве силовоспринимаю- щий элемент выполнен в виде рычага, один конец которого подвешен к корпусу на си- лоиэмерительных элементах, на другом конце которого расположена точка приложения усилия, центр тяжести рычага расположен между точками подвеса, а жесткости сило- измерительных элементов выбраны из соотношения

Сд С2

1 +

где С.1 и Са соответственно жесткости силоизмерительных элементов;

L - расстояние между точками крепления силоизмерительных элементов на рычаге;

I - расстояние от точки приложения уси- лия до точки крепления ближайшего силоиз- мерителя.

На чертеже представлена конструкция измерительного устройства.

Силовводящий элемент 1 подвешен на силоизмерительных элементах 2 и 3 к корпусу 4. От внешней среды рабочая зона тен- зорезисторов герметизируется мембраной 5.

Принцип работы измерительного уст- ройства следующий.

Подвешенный, например, на силоизмерительных элементах 2 и 3 рычаг 1 массой m обуславливает предварительное растяжение силоизмерительного элемента 2 усили- емРг mg

i

и силоизмерительного элемента 3 усилием

I

Рз mg -г- .

При приложении к рычагу измеряемого усилия Р силоизмерительный элемент 2 догружается на величину

35

AFfc-P-ktL,

(1)

а силоизмерительный элемент 3 разгружается на величину

40

ДРз -Р «-,

(2)

т.е. под действием измеряемой нагрузки силой змерительным элементам сообщается приращение деформаций разных знаков, что позволяет реализовать мостовую схему с четырьмя активными тензорезисторами.

Для получения максимального сигнала и улучшения метрологических характеристик по критерию нелинейности необходимо, чтобы приращения относительных деформаций тензорезисторов были равны по абсолютной величине:

I ег 1 I ез I.(3)

Так как силоизмерительные элементы работают на растяжение, то

(4)

где С| - жесткость i-ro силоизмерительного элемента.

С учетом выражений (1), (2) и (4) условие (3) можно представить в виде

-CL-14-L Сз 1 + Г

Преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с известным является повышение коэффициента передачи и точности измерения усилия.

Формула изобретения Силоизмерительное устройство, содержащее размещенные в корпусе с защитной мембраной два предварительно нагруженных силоизмерительных элемента и сило- воспринимающий элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения коэффи0

5

0

циента передачи и точности измерения, си- ловоспринимающий элемент выполнен в виде рычага, один конец которого подвешен к корпусу на силоизмерительных элементах, на другом конце которого расположена точка приложения усилия, центр тяжести рычага расположен между точками подвеса, а жесткости силоизмерительных элементов выбраны из соотношения

с - о. L

С2I

где Ct и С2 - соответственно жесткости силоизмерительных элементов;

L - расстояние между точками крепления силоизмерительных элементов на рычаге;

I - расстояние от точки приложения усилия до точки крепления ближайшего силоиз- мерительного элемента.

Изобретение относится к силоизмери- тельной технике. Цель - повышение коэффициента передачи и точности. Устройство ;.. - : ;.;; 2 содержит силовводящий элемент, выполненный в виде рычага 1, подвешенного на силоизмерительных элементах 2 и 3, который обеспечивает их предварительное рас- . тяжение при приложении усилия к рычагу 1, Силоизмерительный элемент 2 загружа.ет- ся, а Силоизмерительный элемент 3 разгружается, что позволяет реализовать мостовую измерительную схему с четырьмя активными тензорёзйстбрами. Выбранное соотношение жесткостей силоизмерительных элементов 2,3,зависящее от расстояния между точками их крепления на рычаге 1 и расстояния от точки приложения усилия до точки крепления ближайшего силоизмери- тельного элемента, обеспечивает получение максимального сигнала. 1 ил. о С сл с 2 SI ю о о