Весоизмерительное устройство Советский патент 1979 года по МПК G01G9/00 

(54) ВЕСОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

1

Изобретение относится к области весоизмерительной техники.

Известны силоизмерительные устройства, содержаш.не упругий э.мемент с емкостным датчиком, подключенным к измерительной схеме 1.

Наиболее близким к изобретению по те.хнической сущности является весоизмерительное устройство, содержан1ее основной упругий элемент с емкостным преобразователем, подключенным к мостовому измерителю емкости, и узел комненсании вибропомехи 2.

В известном уетройстве узел компенсации вибропомехн вьтолнен в виде дифференциального манометра, установленного между упруги-м элементом и измеряемой массой.

Такое вынолнение устройства не обеспечивает требуемую точность, так как при последовательном от юснтельно действии нагрузки включения упругого элемер1та и дифманометра точки приложения к ним виброномехн не совпадают, что вызывает фазовые и амплитудные искажения в снгналах емкостных преобразователей.

Для повышения точности предлагаемое устройство снабжено гидравлическим демпфером с цн.шндром, расположен|ц 1м на основном упругом э.1ементе. а узел компенсации вибропомехн выполнен в виде допсхтнительпого упругого элемента с е п остным преобразователем, ндентнчшям емкостному преобразователю основного упругого элемента, и связанного но линии приложения нагрузки с поршнем гидравлического демпфера, причем емкостные преобразователи включены в протнвоположные плечи мостового измерителя емкости;

На чертеже показано опнсываемое устройство.

Устройство состоит из основного упругого элемента I с емкостнь 1м преобразователем 2, подключенпым к одному пз плеч мостового 5 измерителя емкости 3, дополнительного упругого элемента 4 с емкостным преобразователем 5, подключенным к противоположному плечу мостового измерителя емкости 3. Доиол1Н1тельный упругий элемент 4 и основной упругий элемент 1 прикреплены к общему

0 подвес} 6. В основном упругом элементе 1 со cTopoiHji подвеса измеряемой массы 7 установлен цилиндр 8 гидравлического демпфера 9 с вязкой жидкостью, в котором находится поршень 10, жестко прикрепленный к дополнительному упругому элементу 4.

Работает устройство следующим образом.

При присоединении измеряемой массы 7 к упругому элементу 1 происходит деформация основного упругого элемента и дополнительного упругого элемента 4 и пропорциональное этой деформации увеличение емкостей преобразователей 2 и 5. Через некоторый промежуток времени, определяемый жесткостью дополнительного упругого элемента 4 и гидравлическим сопротивлением демпфера 9, дополнительный упругий элемент 4 возвращается в исходное состояние. При отсутствии внешних возмущений со стороны подвеса 6 деформация упругого элемента 1, пропорциональная измеряемой массе, измеряется емкостным преобразователем 2 и мостовым измерителем емкости 3. При возбуждении подвеса 6 внешней вибропомехой возникают динамические колебания систем: основной упругий элемент 1 - масса 7 и дополнительный упругий элемент 4 - масса поршня 10, в результате чего в сигналах преобразователей 2 и 5 появляется колебательная составляющая. Компенсация колебательной составляющей в сигнале преобразователя 2 возможна в случае, когда в сигнале преобразователя 5 появляется колебательная составляющая, аналогичная по фазовым и амплитудным характеристикам. Условие компенсации может быть получено из анализа колебательного движения системы в предположении, что системы имеют одну степень свободы, а помеха, имеющая гармонический характер, поступает только через подвес 6 одновременно на обе колебательные системы. При кинематическом возмущении, когда точка подвеса 6 совершает заданное движение хо XQ (t) дифференциальные уравнения движения имеют вид;

+4Н-,) +Р /0

2 + (Xi - ХО + Xi 0 ,

где Ш1 - измеряемая масса 7;тг - масса поршня 10; xi, Хг,. , х х; хг - перемещения, скорости и ускорения соответствующих масс; Ct и сг - коэффициенты жесткости соответствующих упругих элементов; К коэффициент трения.

Из самой системы уравнения очевидно, что при 4; - 4гг (равенство собственных частот колебаний системы 1-7 и 4-10) и значении к системы в колебательном

отношении эквивалентны и, следовательно, амплитуды и фазы колебаний совпадают. В этом случае для осуществления компенсации достаточно выполнить емкостные преобразователи с одинаковой чувствительностью к перемещению и включить их в противоположные плечи моста. При необходимости расширения диапазона компенсации (для случая неравенства собственных частот колебаний систем) необходимо увеличить значение к известными способами (увеличением вязкости жидкости, диаметра и высоты поршня, уменьшением кольцевого зазора между поршнем и цилиндром гидравлического демпфера). Предельное значение к должно соответствовать случаю, когда упругий элемент 1 не нагружен массой 7, имеет более высокую собственную частоту, чем система 4-10, вследствие чего необходимо демпфировать колебания дополнительного упругого элемента 4 относительно упругого элемента 1 для обеспечения требуемой точности измерений. Это значение может быть найдено из известных соотношений для гидравлических успокоителей колебаний весовых систем.

Формула изобретения

Весоизмерительное устройство, содержащее основной упругий эле.мент с емкостным преобразователем, подключенным к мостовому измерителю емкости, и узел компенсации вибропомехи, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено гидравлическим демпфером с цилиндром, расположенным на основном упругом элементе, узел компенсации вибропомехи выполнен в виде дополнительного упругого элемента с емкостным преобразователем, идентичным емкостному преобразователю основного упругого элемента, и связанного по линии приложения нагрузки с поршнем гидравлического демпфера, причем емкостные преобразователи включены в противоположные плечи мостового измерителя емкости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство № 440563, М. Кл.2 G 01 G 7/00, 1972.