ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК УСИЛИЙ Советский патент 1968 года по МПК G01L5/16 

Известны тензометрические датчики усилий в виде воспринимающих узлов, опертых на основания через упругие элементы с наклеенными на них проволочными тензопреобразователями.

Описываемый датчик отличается тем, что для одновременного получения направления усилия, максимального выходного сигнала, устранения влияния температурных напряжений и ползучести соединений его упругие элементы выполнены в виде тензопреобразующих полупроводниковых столбиков, например монокристаллических германиевых призм, расположенных по вершинам треугольника.

Кроме того, для получения нормальной составляющей воспринимаемого усилия, воспринимающая плита оперта в трех точках по вершинам треугольника, из которых одна опора изготовлена из жесткого тензочувствительного полупроводникового материала, например мопокристаллического германия или кремния.

На фиг. 1 представлен тензометрический датчик усилий для определения величины и направления воспринимаемого усилия; на фиг. 2 - схема коммутации тензопреобразующих элементов; на фиг. 3 - датчик для определения величины нормальной составляющей.

Жесткий воспринимающий элемент (плита) в форме равностороннего треугольника 1 оперт на три жестких несущих тензопреобразователя 2 (упругие элементы) в виде полупроводниковых столбиков, например монокристаллических германиевых призм, расположенных по вершинам треугольника. Несущие тензопреобразователи прикреплены (припаяны) к жесткому основанию 3 такой же формы, как и воспринимающий элемент. На основании 3 крепится также несущий термокомпенсационный тензопреобразователь 4.

При действии на воспринимающий элемент измеряемого усилия Р в несущих тензопреобразователях возникают опорные реакции, изменяющие их омическое сопротивление. По опорным реакциям определяют составляющие Р_x, Р_y и Р_z внешнего усилия. Абсолютные величины опорных реакций в несущих тензопреобразователях определяют по их омическому сопротивлению.

Измеряют сопротивление любым известным методом, например по схеме с температурной компенсацией, непосредственным измерением сопротивления несущих тензопреобразователей с параллельным измерением температуры термокомпенсационного тензопреобразователя

Электрическая коммутация (см. фиг. 2) тензонреобразователей осуществлена путем припайки их к проводящему основанию (общий нуль) и воспринимающему элементу из жесткого изоляционного материала с печатной схемой.

Датчик аналогичной конструкции (см. фиг. 3) может быть применен также для измерений при исследованиях напряженного состояния различных сред, например давления грунта, волнового давления жидкости, давления газов и т.д.

1. Тензометрический датчик усилий, состоящий из воспринимающей плиты, опертой через упругие элементы на плиту основания, отличающийся тем, что, с целью одновременного получения направления усилия, максимального выходного сигнала, устранения влияния температурных напряжений и ползучести соединений, в нем упругие элементы выполнены в виде тензопреобразующих полупроводниковых столбиков, например монокристаллических германиевых призм, расположенных по вершинам треугольника.

2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что, с.целью получения нормальной составляющей воспринимаемого усилия, в нем воспринимающая плита оперта в трех точках, расположенных по вершинам треугольника, из которых одна опора изготовлена из жесткого тензочувствительного полупроводникового материала, например монокристаллического германия или кремния.