Устройство для измерения механических величин Советский патент 1980 года по МПК G01L1/16 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения механических величин, например усилий.

В основном изобретении по авт. св. № 540162 описано устройство для измерения механических величин, в котором измеряемая механическая величина воздействует на пьезоэлектрический резонатор, изменяя частоту его колебаний . Для улучшения динамических характеристик этого устройства в нем на пьезоэлектрические резонаторы нанесены дополнительные электроды, к которым Б случае возникновения паразитных изгибных колебаний с помощью цепи обратной связи, состоящей из последовательно включенных преобразователя частоты в аналог, корректирующего четырехполюсника и усилителя, подается напряжение, зависящее от амплитуды и частоты изгибных колебаний резонаторов, обеспечивая подавление паразитных колебаний.

Однако в этом устройстве при применении пьезоматериалов с малым коэффициентом электромеханической связи для эффективной коррекции динамических характеристик необходимо высокое напряжение усилителя, соединенного с дополнительными электродами на пьезорезонаторах.

Целью изобретения является улучшение динамических характеристик устройства для измерения механических величин. Достигается это тем, что в него введены два варикапа, включенные последовательно с пьезоэлектрическими резонаторами, и усилитель с двумя противофазными выходами, каждый из которых подключен к соответствующему варикапу, и входом,

10 подключенным к корректирующей цепи.

Такое включение позволяет электрическим напряжением, возникающим на выходе усилителя, подключенного к варикапам, так изменить емкость варикапов,

15 включенных последовательно с пьезорезонаторами в авто генераторные схемы, что в сигнале на выходе подавляется паразитная модуляция, вызванная резонансными колебаниями изгиба пьезорезонаторов.

20 На фиг. 1 представлена конструкция чувствительного элемента устройства для измерения механических величин; на фиг. 2- электрическая блок-схема.

Чувствительный элемент содержит два

25 пьезоэлемента 1 и 2, на которые нанесены проводящие электроды, образующие резонаторы 3 и 4. Пьезоэлементы с одного края консольно закреплены с основанием 5, а свободные концы пьезоэлементов жестко

30 связаны перемычкой 6.

На пьезоэлементы нанесены электроды 7, Т и 8, 8. Резонаторы включены в качестве частотнозадающих элементов в автогенераторы 9 и 10, а выходы автогенераторов нодключены к блоку 11 формирования разностной частоты. Выход схемы формирования разностной частоты соединен с входом преобразователя частоты в аналог 12, а к выходу преобразователя подключены последовательно соединенные корректирующая цепь 13 и усилитель 14. Выход усилителя подключен к электродам, а электроды соединены с земляной шиной. Выход корректирующей цепи также соединен с усилителем 15, имеющим два противофазных выхода. Выходы усилителя 15 подключены к варикапам 16 и 17.

Устройство работает следующим образом.

Под действием измеряемого механического воздействия, например силы, деформируются пьезоэлементы 1 и 2, при этом происходит изменение частот пьезоэлектрических резонаторов 3 и 4, что приводит к аналогичному изменению частот автогенераторов 9 и 10. Блок 11 формирует на выходе сигнал разностной частоты автогенератора. В установившемся режиме разностная частота пропорциональна измеряемой механической величине. В случае изгибных колебаний консоли из-за высокой добротности колебательной системы время ее успокоения является большим. Так как возникающие в этом случае деформации в пьезоэлементах 1 и 2 идентичны деформадням, возникающим при подаче электрических напряжений на электроды 7, Т и 8, 8, то, формируя в цепи обратной связи электрическое напряжение, зависящее от амплитуды и частоты собственных изгибных колебаний консоли, можно, подавая его на электроды 7, Т и 8, 8, обеспечить подавле777495

ние паразитных колебаний, а соответствующий выбор параметров корректирующего четырехполюсника позволяет проводить коррекцию его динамических характеристик.

Одновременно напряжение с корректирующей цепи 13 подается на усилитель 15. Последний на своих выходах выдаст противофазные напряжения, которые подаются на варикапы 16 и 17. В случае возникновения паразитных колебаний в системе на частоте механического резонанса изгиба напряжения, возникающие на выходах усилителя 15, изменяют емкости варикапов, включенные последовательно с пьезорезонаторами в схему автогенератора. Изменение емкостей варикапов приводит к такому изменению частоты автогенераторов, что в сигнале на выходе блока И подавляется паразитная модуляция, вызванная резонансными колебациями изгиба консоли,что также улучшает динамические характеристики устройства.

Формула изобретения

Устройство для измерения механических величин по авт. свид. № 540162, отличающееся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик, в него введены два варикапа, включенные последовательно с пьезоэлектрическими резонаторами, и усилитель с двумя противофазными выходами, каждый из которых подключен к соответствующему варикапу, и входом, подключенным к корректирующей цепи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство

СССР № 540162, кл. G OIL 1/16, 29.10.75.

д яД

Лл/w