Устройство для измерения механи-чЕСКиХ пАРАМЕТРОВ Советский патент 1981 года по МПК G01B17/04 

1

Изобретение относится к области измерения механических параметров, например механических напряжений усилий, перемещений, давлений, ускорений и др ,

Известно устройство для измерения деформаций, содержащее пьезопластйну с двумя линиями задержки на поверхностных акустических волнах и двумя возбудителями акустических волн, блок вычитания частот 1.

Однако это устройство обладает невысокой стабильностью сигнала вследствие рассеивания акустической волны на торцах пьезопластины , что снижает точность и чувствительность измерения .

Известно также устройство для измерения механических параметров, содержащее корпус, в котором размещен упругий и воспринимающий элементы, два возбудителя акустических волн, размещенные на одном конце упругого элемента по обе стороны от него два приемника акустических волн, размещенные на другом конце упругого элемента по обе стороны от него и напротив соответствующих возбудителей акустических волн L2l.

Однако данное устройство не обеспечивает достаточно высокой точности и чувствительности измерения вследствие относительно высокой жесткости конструкции упругого элемента.

Цель изобретения - повышение точности и чувствительности измерения,

Для достижения указанной цели уп-ругий элемент выполнен в виде S --образной пьезопластины, концы пластины закреплены в корпусе и на каждом из них размещено по возбудителю акустических волн, в центре симметрии пластины укреплен воспринимающий 5 элемент , а приемники акустических волн размещены по обе стороны от него.

Для удобства настройки устройство снабжено юстировочным микровинтом, 0 установленным на корпусе и связанным с одним из концов пьезопластины.

На чертеже представлена принципиальная схема предложенного устройства.

5 Устройство содержит упругий элемент в виде S-образной пьеэопластины 1, на концах которой размечены возбудители 2 и 3 акустических волн, включающие в себя идентичные излучатели 4 и 5 акустических волн .и автогенераторы 6 и 7, Излучателей 4 и 5 подключены к входам автогенераторов 6 и 7, выходы которых подключены к входу блока В вычитания частот. в центре симметрии пластины 1 укреплен воспринимающий элемент 9 (например инерционная Maccaj . По обеим сторо-нам воспринимающего элемента 9 размещены приемники 10 и 11 акустических волн , подключенные к входу детектора 12 разности фаз или амплитуд. Один из концов пластины 1 закреплен непосредственно в корпусе 13 а другой связан с юстировочным микровинтом 14 у установленным на корпусе 13.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии измеряемого сигнала на воспринимающем элементе 9 амплитуды возбуждаемых автогенераторами 6 и 7 и излучателями 10 и 11 акустических сигналов равны и, следовательно, равен нулю выходной сигнал детектора разности фаз или ам плитуд.

При воздействии на воспринимающий элемент 9 измеряемого параметра, например усилия F, обе части пьезопластины 1 деформируются с разными знаками, т. е. одна часть растягивается, а другая сжимается. Вследствие этого нарушается симметрия пластины 1 и идентичность условий прохождения акустических волн от излучателей 4 и 5 к приемникам 10 и 11. При этом на выходе детектора 12 появляется сигнал

UU -2KMuiMlf)2l n ntFl Z KpuRKplF),

где ли напряжение на выходе

детектора 12;

К,, Кц , ККР - соответственно коэффициенты крутизны пре образования в напряжение выходного сигнала детектора 12;

ufy (F) д ff (F) - соответственно изменения резонансной частоты излучателей и приемников под действием измеряемого па- раметраТ

изменение критического радиуса кривизны пластины под действием измеряемого пара метра Р.

Величина коэффициента могхет быть установлена аномально высокой за счет резкого изменения коэффициента пропускания акустической волны при приближении радиуса кривизны пьезопластины как акустического волновода к критическому значению.

Чувствительность предложенного устройства по частотному выходу составляет

Afbbixn 2Uf HlFli ufn Fl fxlF)

гдeдfц (F) - изменение частоты излучателей от измеряемого .воздействия f за счет изменения импеданса отражения акустической волны-обратно в излучатели от изогнутых областей пьезопластины;

Af и (Р) и af(F) соответственно изменения резонансной частоты излучателей и приемников

0от измеряемого воздействия Р ;

- выходной сигнал на выходе блока 8 вычитания частот.

5 Предложенное устройство для измерения механических параметров позволяет повысить точность за счет снижения термопогрешности, а чувствительность за счет уменьшения жестjj кости упругого элемента.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения механических параметров, содержащее корпус упругий и воспринимающий эле.менты, два возбудителя и два приемника акустических волн, отличающееся тем, что, с целью

0 повышения точности и чувствительности , упругий элемент выполнен в виде S-образной пьезопластины, концы пластины закреплены в корпусе и на каждом из них размещено по возбудителю

5 акустических волн в центре симметрии пластины укреплен воспринимающий элемент, а приемники акустических волн размещены по обе стороны от него.

Q 2. Устройство ПОП.1 отличающееся тем, что оно снабжено юстировочным микровинтом, установленным на корпусе и связанным с одним из концов пьезопластины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США I 3888115, кл. 73-88.5, 1975.

2.Заявка Франции № 2225719, кл. G 01 В 17/04. 1974.

и flux.