Устройство для измерения усилий Советский патент 1981 года по МПК G01L1/24 G01B9/00 

изобретение относится к измерите ной технике и может быть использова но для измерения усилий. Известно устройство, содержащее два оптических канала, каждый из которых содержит последовательно расположённые источник света, поляризатор, фазосдвигающую пластинку, упругий элемент, общий для обоих ка налов, анализатор и фотоприемник. Упругий элемент выполнен из материала, в котором проявляется эффект фотоупругости, и жестко закреплен Аа корпусе l . Принцип действия известного устройства основан на использовании эффекта фотоупругости. Однако это устррйство обладает невысокой чувст вительностью. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения усилий, содержащее корпус, упругодеформируе мую балку,две пары упругих элементов и преобразователь деформации упругой балки в выходной сигнал 2 Недостатком устройства является невысокая точность измерения. Цель изобретения - повышение точности измерений и расширения диапазона измеряемых сил. Цель достигается тем, что устройство снабжено силопередающёй пластиной и двумя Г-образными кронштейнами, одни концы которых жестко прикреплены к концам упругой балки и через пару упругих элементов - к корпусу, а другие концы кронштейнов связаны через вторую пару упругих элементов с силопередающёй пластиной. На фиг.1 изображено предлагаемое устройство,общий вид; нафиг.2 разрез А-А на фиг.1. Устройство для измерения усилий . содержит корпус 1, упругодеформируемую балку 2, выполненную, например из материала, в котором проявляется пьезооптический эффект, две пары упругих элементов 3-5 и 6, силопередающую пластину 7, два Г-образных кронштейна 8 и 9, одни концы которых жестко прикреплены к концам упругой балки 2 и через пару упругих элементов 3 и 4 - к корпусу 1, а другие концы связаны через пару упругих элементов 5 и б с силопередающёй пластиной 7. С одной стороны упругой балки 2 размещены, образующие оптические каналыг источники 10 и 11 света, поляризатор 12, фазосдвигающая пластина 13, ас другой стороны - анализатор 14 и фотоприемники 15 и 16. Измеряемая сила Р прикладывается к середине силопередающей пластины 7 параллельно гибким элементам 3-5 и 6 В качестве источников 10 и 11 света Могут быть использованы светодиоды типа АЛ 107, а в качестве фотоприемников 15 и 16 - фотодиоды типа ФД-8К При использовании этих .элементов работа электрической части преобразователя (источников света 10 и 11 и фотоприемников 15 и 16) может осущес влятьсл как в режиме постоянного тока, так и в режиме переменного тока который обеспечивается путем питания светодиодов импульснь1ми токами, сдвинутыми по фазе на , Работа данного устройства в режиме постоянного тока осуществляется следукяцим образом. Световые потоки от источников 10 и 11 света, проходя через поляризатор 12 и фазосдвигакяцую пластину 13 становятся соответственно сначала .плоско-, а затем циркулярнополяризованными. Поступая далее через ненагруженную упругую балку 2 и анализатор 14 на фотоприемнйки 15 и 16, световые потоки изменяются одинаково и на входах фотопрйемников 15 и 16 имеют равную величину. Вследствие этого фототоки фотоприемников 15 и 16 также одинаковы и сигнал на выходе мостовой схемы (не показана), в которую включены дифференциально фотоприемники 15 и 16, равен нулю. При действии измеряемой силы Р на силоперед ающую пластину 7 упругая балка 2 нагружается изгибаквдим моментом и в Ней создаются нормальные напряжения разного знака по разные стороны от нейтральной плоскости. Указанные механические напряжения вызывают появление в упругой балке 2 оптической анизотропии и циркулярно поляризованные световые потоки/ пройдя упругую балку 2, приобретают эллиптическую поляризацию с разным наклоном осей эллипсов поляризации. .Световые потоки на выходе анализатора 14, зависящие от параметров соответствующих эллипсов поляризации, получают одинаковые по величине, но разные по знаку приращения. На выходах фотоприемников 15 и 16 также появляются Противоположные по знаку приращения фототоков и в измерительной диагонали моста возникает сигнал, равный сумме абсолютных значений приращений сигналов на фотоприемниках 15 и 16. Этот сигнал пропорционален измеряемой силе Р и по величине, и по знаку сигнала, снимаемого.с измерительной диагонали моста, определяют величину и знак измеря|емой силы Р. Подобное конструктивное выполнение позволяет увеличить механические напряжения, поскольку измеряемая сила, направленная перпендикулярно продольной оси упругой балки 2, создает два одинаковых по величине, но противоположных по знаку момента,приложенных с помощью Г-образных кронштейнов 8 и 9 к концам упругой балки 2. Оси оптических каналов в данной конструкции могут быть размещены в максимс1льном удалений от концов упругой балки 2 без уменьшения величины выходного сигнсша устройства. Это позволяет установить оптические каналы в том участке упругой балки 2, где температурный сигнал блйзок к нулю. Таким образом, предложенное устройство увеличивает температурную стабильность, позволяет повьгсить чувствительность и точность измерения. Данное устройство может быть использовано для измерения сил при различных технологических процессах . Формула изобретения Устройство для измерения усилий, содержащее корпус упругодеформируемую балку, две пары упругих элементов и преобразователь деформации упругой балки в выходной сигнал, о тлич ающе е ся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения диапазона измеряемых сил, оно снабжено силопередающей пластиной и двумя Г-образными кронштейнами, одни концы которых жестко прикреплены к концам упругой балки и через пару упругих элементов - к корпусу, а другие концы кронштейнов связаны через вторую пару упругих элементов с силопередающей пластиной. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское сйидетельство СССР 383406, кл.С 01 L 1/24, 1970. 2.Патент Великобритании 1259402, кл.С 1 N , опублик. 1972 (прототип).

vJ±bL

утгттттттттттт Г