Устройство для измерения усилий Советский патент 1976 года по МПК G01L1/24 

1

Изобретение относится к области сплоизмерительной техники.

Известны устройства для измерения усилий (1), содержащие источник света, поляризатор, фазосдвигающую пластину, чувствительный элемент из фотоупругого материала, анализатор п измерительную схему, которые обладают низкой точностью.

Известны также устройства для измерения лтилий (2), содержащие источник света, модулятор с приводным синхронным двигателем, подключенным к источнику питания, поляризатор, фазосдв11гаю1ц Ю пластину, чувствительный элемент из фотоуиругого материала, анализатор и систему силовой компенсации, вынолненную в виде фотоэлектрического нульиндуктора, усилитель и датчики силы.

Однако они не обеспечивают требуемой точности измерений и сложны в регулировке.

Предлагаемое устройство для повышения точности измерения снабжено исполнительным реверсивным двигателем, подклроченным обмоткой унравления к усилителю, а обмоткой возбуждения - к источнику питания приводного двигателя и связанным выходным валом через согласующий элемент с датчиком силы, а модулятор выполнен в виде поляроида, установленного на валу редуктора с передаточным отношением 1 : 2.

Кроме того, для упрощения рег лировки в предложенном устройстве фазосдвигающая пластина снабжена узлом поворота и выполнена со сдвигом фазы, меньпщм четверти волны.

На чертеже представлена схема описываемого устройства, состоящего из консольной балки 1, корневая часть которой образует

чувствительный элемент, выполненный в виде двух склеенных стеклянных пластин, между которыми расположен анализатор 2. Конец балки связан с датчикол силы, состояпи1м из катушки 3, находящейся в магнитном ио.:е

постоянного магнита 4. 3 питается постоянным током через реохорд 5, движок которого соединен с валом реверсивного двигателя 6, управляющая обмотка 7 которого подключена к выходу усилителя переменного

тока 8. Обмотка возбуждения 9 этого двигателя питается от сети переменного тока, как и синхронный двигатель 10.

Пучок света от источника света 11 попадает на поляроид-поляризатор 12, приводимый

во вращение через редуктор 13 с передаточным отношением 1 : 2 синхронным двигателем 10. Пройдя через упругий элемент, фазосдвигающую пластину 14 и анализатор 2, пучок света поступает на фотопрпемник 15.

Луч света, поляризованный с переменным направлением оси поляризации вращающимся поляризатором 12, проходит через фазосдвигающую пластину 14 и чувствительный элемент из фотоупругого материала, при этом в отсутствие измеряемого усилия поступающий на фотонриемник лучистый поток не содержит переменной составляющей.

В результате сигнал на выходе усилителя отсутствует, и вал двигателя 6 неподвижен. При нагружении чувствительного элемента в нем возникают механические напряжения, которые создают дополнительный сдвиг фаз. Как следствие, возникает переменная согтавляюп ая светового потока с несущей частотой пнтания сети ш, так как поляроид вращается через редуктор с отношением 1:2 с частотой со/2, модулируя поток с двойной частотой. Переменная составляющая усиливается, поступает в обмотку двигателя, который перемещает движок реохорда 5 и изменяет ток в катушке 3. Направление вращения двигателя таково, что возбуждаемая между катушкой 3 и магнитом 4 сила взаимодействия уравновешивает измеряемое усилие. Величина силы взаимодействия пропорциональна току в катушке и отсчитывается по падению напряжения на резисторе 16 при помощи цифрового вольтметра 17.

Благодаря введению з устройство исполнительного двигателя 6, подключенного обмоткой возбуждения к источнику питания приводного двигателя 10, связанного через редуктор с отнощением 1:2 с поляроидом 12, обеспечивается снижение нулевого сигнала устройства и тем самым новышение его точности.

Благодаря выполнению фазосдвигающей пластины 14 поворотной и со сдвигом фазы, меньщим четверти волны, отпадает необходимость в подборе пластины с точно выполненным сдвигом n/2 и тем самым упрощается регулировка устройства.

Формула изобретения

1.Устройство для измерения усилий, содержащее источник света, модулятор с приводным синхронным двигателем, подключенным к источнику питания, поляризатор, фазосдвигающую пластину, чувствительный элемент из фотоупругого материала, анализатор и систему силовой компенсации, выполненную в виде фотоэлектрического нуль-индикатора, усилителя и датчика силы, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено исполнительным реверсивным двигателем, подключенным обмоткой управления к усилителю, а обмоткой возбуждения - к источнику питания приводного двигателя и связанным выходным валом через согласующий элемент с датчиком силы, а модулятор выполнен в виде поляроида, установленного на валу редуктора с передаточным отношением 1 : 2

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью упрощения регулировки, фазосдзигающая пластина снабжена узлом поворота и выполнена со сдвигом фазы, меньшим четверти волны.

Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе.

1 Авт. св. № 274422, кл. G OIL 1/24,1970.

2. Авт. св. № 346611, кл. G OIL 1/24,1972.