Дифференциальный преобразователь механических усилий Советский патент 1979 года по МПК G01L9/08 G01L1/16 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к преобразователям механических усилий в частоту резонанса, используемым преимущественно в измерителях усилий или давлений.

Из основного авт. св. № 558189 известен дифференциальный преобразователь механических усилий в частоту резонанса, преимущественно для измерителей давления или усилия, содержащий упругое кольцо с укрепленными на его выступах чувствительными элементами, выполненными в виде идентичных пьезоэлектрических вибраторов со взаимно перпендикулярными силочувствительными осями. Требуемый при предельных усилиях запас прочности крепежного соединения выступа с периферийной поверхностью вибратора пропорционален протяженности выступа, т. е. площади его контактной поверхности.

Недостатком известной конструкции преобразователя является снижение точности при расширении предела преобразуемых усилий, что обусловлено искажающим влияниям тела протяженных выступов на пропорциональную трансформацию усилий между взаимно перпендикулярными силочувствительными осями вибратора. С увеличение.м нагрузок это искажающее влияние растет и приводит к искривлению силочастотной характеристики.

Цель изобретения - увеличение точности при расширении предела преобразуемых усилий.

Это достигается тем, что в предлагаемом дифференциальном преобразователе механических усилий крепежные выступы выполнены в форме тавра с длиной основания не более толщины кольца.

На чертеже изображен дифференциальный преобразователь механических усилий.

Устройство содержит упругое кольцо 1, каждый из четырех крепежных выступов 2 5 которого выполнен в форме тарра, контактная поверхность которого соответствует форме пьезокварцевого вибратора 3 и в .данном случае изогнута по дуге окружности, ограниченной сектором а .

Эл-ектрическое подключение вибратора 3 к генераторной схеме осуществляется путем присоединения к парам металлических обкладок 4, нанесенных на обе плоскости каждого вибратора. Толщина кольца обозначена А, а основания тавра - В (длина), С (ширина), D (высота).

Измеряемое усилие прикладывается непосредственно к упругому кольцу 1. При этом один из пьезоэлектрических вибраторов 3 сжимается вдоль силочувствительной оси, а другой - растягивается, что приводитк увеличению резонансной частоты одного вибратора и к уменьшению резонансной частоты другого. Девиации частот обоих вибраторов строго пропорциональны, что при подключении к электронной схеме дифференциального типа дает линейную силочастотную характеристику. При расширении верхнего предела преобразуемого усилия F выбор соотношения А:В практически не искривляет распределения усилий в сечении основания тавра в широком диапазоне нагрузок и не нарушает пропорциональности девиации частот обоих вибраторов. В то же время величина угла I. может быть выбрана желаемой в зависимости от способа крепления вибраторов к кольцу (клеевое или паяное к контактным площадкам на вибраторе, лолученным осаждением металлического слоя) и от предела пргилагаемого усилия Гмакс . Ширину основания С выбирают в пределах (0,8;...,1) А в зависимости от высоты D и механических свойств материала кольца I.

Такое выполнение крепежных выступов позволяет достичь желаемого компромисса между точностью преобразователя и предельным усилием, в том числе при длительно действующих механических нагрузках.

Формула изобретения

1.Дифференциальный преобразователь механических усилий по авт. св. № 558189,

отличающийся тем, что, с целью увеличения точности при расширении предела преобразуемых усилий, крепежные выступы в нем выполнены в форме тавра.

2.Преобразователь механических усилий по п. 1, отличающийся тем, что длина основания выступов выбирается не больше толщины кольца.