Тензорезисторный датчик силы Советский патент 1992 года по МПК G01L1/22 

Изобретение относится к силоизмери- тельной технике и может быть использовано для измерения сил большого номинала при требованиях к компактности устройства и высокой жесткости.

Известно силоизмерительное устройство, в котором упругий элемент выполнен в виде стержня, на поверхности которого размещены тензорезисторы 1.

Недостатками аналога являются невозможность получения под тензорезисторами деформаций разного знака и одинаковой величины, а также необходимость компенсации изменения площади поперечного сечения упругого элемента под нагрузкой аппаратными средствами.

Известно силоизмерительное устройство, принятое в качестве прототипа, содержащее два упругих элемента, выполненных в форме стаканов с цилиндрическими оболочками разного диаметра, установленных сорсно один внутри другого, на поверхностях цилиндрических оболочек которого размещены тензорезисторы 2. Данная

конструкция позволяет получить мостовую электрическую схему с четырьмя активными тензорезисторами, однако содержит ряд существенных недостатков. Поскольку несущими элементами конструкции являются только цилиндрические оболочки, то ввиду их невысокой поперечной жесткости возникают значительные погрешности измерения при действии на датчик боковых паразитных нагрузок. Кроме того, датчик обладает высокой металлоемкостью, связанной с необходимостью применения специального корпуса, герметизирующего рабочую зону тензорезисторов.

Целью изобретения является увеличение точности измерения и уменьшение металлоемкости датчика.

Цель достигается тем, что в тензорези- сторном датчике силы, содержащем два упругих элемента в форме стаканов, расположенных соосно один внутри другого, и две пары j-ензорезисторов, одна из которых установлена на наружной поверхности цилиндрической части внутреннего

XI

О

о со о

стакана, открытые торцы каждого стакана сопряжены с донной частью другого стака- нз, а другая паратензорезисторовустЈ1-овлена на внутренней поверхности цилиндрической части наружного стакана.

Конструкция датчика представлена на чертеже. Он состоит из упругого элемента 1, выполненного в форме стакана, на внутренней цилиндрической поверхности которого размещены тензорезисторы 2, и упругого элемента 3, выполненного в форме стакана, на наружной цилиндрической поверхности которого размещены тен орезисторы 4 Собраны упругие элементы в датчик с по- мощью соединительных элементов 5.

Работает датчик следующим образом Измеряемая сила F прикладывается в центре донной части упругого элемента 1. При этом ввиду того, что цилиндрическая оболочка упругого элемента 3 сопряжена с донной частью упругого элемента 1, основная часть нагрузки воспринимается этой цилиндрической оболочкой и тензорезисторы 4 испытывают приращение деформации сжатия. Ввиду прогиба донной части упру- того элемента 1 его цилиндрическая оболочка также воспринимает часть нагрузки и тензорезисторы 2 испытывают приращение деформации растяжения, что позволяет реализовать схему полного электрического моста с четырьмя активными тензорезисто- рами.

В конструкции датчика цилиндрические оболочки упругих элементов замкнуты через фланцы, что дает большую поперечную жесткость и обеспечивает малую чувствительность к боковым паразитным нагрузкам, увеличивая точность измерений. Кроме того, значительно снижена металлоемкость датчика, ввиду того, что он может быть выполнен безкорпусным.

Формула изобретения Тензорезисторный датчик силы, содержащий два упругих элемента в форме стаканов, расположенных соосно один внутри другого, и две пары тензорезисторов, одна из которых установлена на наружной поверхности цилиндрической части внутреннего стакана, отличающие с ч тем, что, с целью увеличения точности за счет повышения поперечной жесткости и одновременного уменьшения металлоемкости, открытые торцы каждого стакана сопряжены с донной частью другого стакана, а другая пара тензорезисторов установлена на внутренней поверхности цилиндрической части наружного стакана

Изобретение относится к приборостроению и позволяет увеличить точность измерений силы с одновременным уменьшением металлоемкости тензорезисторного датчика силы. Действие измеряемой силы F вызывает сжатие упругого элемента 3 и растяжение упругого элемента 1, что позволяет, используя тензорезисторы 2,4, реализовать схему полного электрического моста с четырьмя активными тензорезисторами. Упругие элементы 1 и 3 скреплены с помощью соединительных элементов 5, что обеспечивает высокую поперечную жесткость. 1 ил.