СИЛОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ДАТЧИК Советский патент 1966 года по МПК G01L1/22 

Известны силоизмерительные датчики с упругим элементом в виде рамки с наклеенными на ней тензоэлементами, включенными в измерительный мост.

Предлагаемый силоизмерительный датчик отличается от известных тем, что в нем балки рамки, соединенные жесткими и короткими элементами, выполнены однозвенными, сплошного сечения постоянной толщины, с минимальными размерами но длине и ширине и с клиновидными зонами равных деформаций сжатия и растяжения, на поверхности которых установлены в продольном направлении тензоэлементы. Балки разделены перемычкой постоянной ширины, по продольной оси которой сходятся в одну точку воображаемые продолжения клиньев одинаковых зон равных деформаций на изгиб, или выполнены с отношениями длин и деформаций зон близкими к 3:1 с соответственно меньшей длиной рамки. Кроме того, в предлагаемом датчике тензоэлементы объединяются в несколько независимых измерительных мостов, каждый из которых охватывает четыре тензоэлемента, размешенные на всех рабочих зонах балок, примыкаюших к одной из сторон действующей на датчик нагрузки, и соединенные между собой в последовательности, в которой деформация каждого из них равна по модулю и противоположна по знаку деформациям соседних тензоэлементов.

Такая конструкция позволяет достичь максимальной линеаризации градуировочной характеристики, связываюндей выходной сигнал моста и измеряемую нагрузку, при одновременном увеличении диапазона рабочих деформаций и чувствительности датчика до пределов, ограничиваемых несовершенствами характеристик материала упругого элемента и тензоэлементов. При этом максимально снижается влияние поперечных сил и внецентренного нрпложения нагрузки, а уменьшается прогиб и разброс исходной, не нормализованной регулировкой чувствительности.

На фиг. 1 показан предлагаемый рамочный силоизмерительный датчик симметричного варианта с размеш,енным 1 на нем тензоэлементамп, вид спереди; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 дана электрическая схема соединений тензоэлементов моста симметричного варианта; на фиг. 4 представлен рамочный силоизмерительный датчик несимметричного варианта с размещенными на нем тензоэлементами, вид спереди; на фиг. 5 - то же, вид сверху; на фиг. 6 дана электрическая схема соединений тензоэлементов моста датчика несимметричного варианта.

иы замыкаются в рамку при помощи относительно коротких и жестких связей 3, 4. Каждая из балок, не нарушая указанной выше симметрии рамки, профилирована по ширине таким образом, что образует два сужаюш;ихся в направлении от концов балки к средней зоне клиновидных участка 5, 6 с прямоугольной перемычкой 7 между ними, в которой сходятся в одну точку 5 воображаемые продолжения клиньев. Балки могут быть профилированы симметрично с образованием двух одинаковых клиновидных зон, в каждой из которых, в зависимости от направления действующей нагрузки, на рабочих поверхностях возникают равные деформации: сжатия (-) на поверхности 9 и растяжения ( + ) на поверхности 10 (сжимающие нагрузки), либо наоборот, на поверхности 9 - деформации растяжения, а на поверхности 10 - сжатия (растягивающие нагрузки).

При несимметричном профилировании балок имеется в виду создать более короткий упругий элемент с уменьшенными примерно в два раза перемещениями. В этом случае каждая балка имеет две неодинаковые по своим размерам клиновидные зоны с отношением их длин близким к 3: 1. Рабочими участками балки являются здесь большие клиновидные зоны с поверхностями 9, 10 равных деформаций (сжатия и растяжения), величина которых примерно в три раза больше деформаций более коротких клиновидных зон.

На рабочие поверхности 9, 10 обоих вариантов рамочных упругих элементов устанавливаются в продольном направлении тензоэлементы //-14, соединенные в несколько независимых измерительных мостов. Для получения при действии пагрузки наибольшего сигнала моста, исключения влияний на суммарную градуировочную характеристику силоизмерительного датчика четных членов в тензохарактеристиках тензоэлементов, а также с целью введения дополнительного к поперечной жесткости фактора снижения влияний поперечных сил и внецентренного приложения нагрузки, четыре тензоэлемента каждого моста устанавливаются на все рабочие клиновидные зоны (равных по модулю деформаций) обеих балок, примыкающих к одной из сторон действующей на датчик нагрузки. При

этом четыре тензоэлемента соединяются таким образом, чтобы деформация каждого из них была равна по модулю и противоположна по знаку деформациям соседних, подключенных к нему тензоэлементов.

Предмет изобретения

1. Силоизмерительный датчик с упругим элементом в виде рамки с наклеенными на ней тензоэлементами, включенными в измерительный мост, отличающийся тем, что, с целью максимальной линеаризации градуировочной характеристики, связывающей выходной сигнал моста и измеряемую нагрузку, при одновременном увеличении диапазона рабочих деформаций и чувствительности датчика до пределов, ограничиваемых несовершенствами характеристик материала упругого элемента и тензоэлементов, максимального снижения влияний поперечных сил и внецентренного прилол ения нагрузки, а также уменьшения прогиба и разброса исходной не нормализованной регулировкой чувствительности, в нем балки рамки, соединенные жесткими и короткими элементами, выполнены однозвенными, сплошного сечения постоянной толщины, с минимальными размерами по длине и ширине, с клиновидными зонами равных деформаций сжатия и растяжения, на поверхности которых установлены в продольном направлении тензоэлементы, разделенными перемычкой постоянной ширины, по продольной оси которой сходятся в одну точку воображаемые продолжения клиньев одинаковых зон равных деформаций на изгиб, или с отношениями длин и деформаций зон близкими к 3 : 1 с соответственно меньшей длиной рамки.

2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что находящиеся в нем тензоэлементы объединены в независимые измерительные мосты, каждый из которых охватывает четыре тензоэлемента, размещенные на всех рабочих зонах балок, примыкающих к одной из сторон действующей на датчик нагрузки, и соединенные между собой в последовательности, в которой деформация каждого из них равна по модулю и противоположна по знаку деформациям соседних тензоэлементов.