Устройство для измерения усилий Советский патент 1977 года по МПК G01L1/16 

1

Изобретение относится к области . силоизмерительной техники и может быть использовано для измерения преимущественно статических усилий или давлений.

Известные устройства для измерения статических усилий нлн давленнй, содержащне пьезоэлемент с двумя системами электродов, к одной из которых подключен генератор электрических колебаний, а к другой измерительный прибор, не обеспечнвают требуемой точностн н днапазона измерения (1).

Наиболее близким потехнической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для измерення усилий, содержащее пьезоэлемент с электродами, генератор электрическнх колебаний, нзмерительный прибор и силопередающие элементы в виде накладок, через которые усилие прикладывается к пьезоэлемеиту (2).

Однако эти устройства не обладают требуемой точностью измерения, так как площади соприкосновения поверхностей пьезоэлемента и силопередающих элементов изменяются из-за случайных трений на границах кг нтакта. Кроме того, диапазон измеряемых усилий этого устройства ограничен в области больших усилий и определяется размерами пьезоэлемента.

Целью изобретения,является повышение точности измерений и расширенне днаиазона из-, меряемых усилий.

Достигается это тем, что в него введен резонатор, выполненный в виде стакана н размещенный своими торцами между снлопередающимн элементамн, а пьезоэлемент жестко связан с торцовой поверхностью резо11атора.

На чертеже изображено предлагаемое устройство для измерения уснлнй.

Устройство содержит пьезоэлемент I с электродамн, резонатор 2, выполненный в внде стакана, на торцовой поверхности которого жестко закреплен пьезоэлемент . Резонатор 2 установлен между силопередающнми элементамн 3 и 4, конструкцня которых определяется конкретным применением данного устройства. Генератор 5 электрических колебаний и измерительный прибор 6 соединен с соответствующими электродами пьезоэлемента I.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 5 электрических колебаний, подключенный к электродам пьезоэлемента 1, возбуждает в нем механические колебания на резонансной частоте, что вызывает появление разности потенциалов на электродах, соединенных с измерительным прибором 6. При воабуждении в стенках резонатора 2, изготовленно.го из пьезопассивного материала, образуются стоячие волны, а так как возбуждение производится на резонансной частоте, акустические потери колеблющегося пьезоэлемента будут максимальными, что соответствует максимальному выходному сигналу.

При действии измеряемого усилия, сжимающего резонатор 2, через силопередающие элементы 3 и 4 по образующей в резонаторе 2 возникают механические напряжения, изменяю щие параметры резонатора, в том числе и мо-, дуль упругости, а следовательно, и скорость распространения звука. Изменение параметров резонатора 2 пpивoдиt к увеличению акустических потерь и к нарушению резонансного режима колебаний, что вызывает уменьшение выходного сигнала пьезоэлемента 1, который фиксируется измерительным прибором 6.

Таким образом, в предлагаемом устройстве пьезоэлемент не подвергается действию измеряемого усилия, а следовательно, не изменяется площадь контакта поверхности пьезоэлемента с силопередающими элементами и не проявляются нелинейные эффекты, обусловленные

механическими напряжениями в нет, что приводит к увеличению точности измерения.

. Диапазон измерения определяется в предлагаемом устройстве геометрическими размерами, толщиной используемого резонатора и может быть значительно расширен в области боль ших усилий.

Форлгула изобретения

Устройство для измерения усилий, содержащее генератор электрических колебаний, пьезоэлемент с электродами, силопередающие элементы и измерительный прибор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения диапазона измеряемых усилий, в него введен резонатор, выполненный в виде стакана и размещенного своими торцами между силопередающими элементами, а пьезоэлемент жестко связан с торцовой поверхностью резонатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 315963, кл. Q 6J L 1/16, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР № 387233. кл. G 01 L , 1974.