Взвешивающее устройство Советский патент 1982 года по МПК G01G3/02 

1

Изобретение относится к весоизмерительной технике.

Известны взвешивающие устройства, состоящие из основания, датчика перемещения, упругого элемента, генератора электрических колебаний, регистратора р .

Недостатком устройства является низкая точность измерения из-за влияния изменений внешних условий среды на упругий элемент.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является взвешивающее устройство, содержащее основа1 ие, датчик перемещения с упругим элементом, соединенные с основанием и регистратор 2.

Недостатком этого взвешивающего устройства явлется низкая точность измерения из-за влияния флуктуационных колебаний и из-за низкой чувствительности при малых перемещениях.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что взвешивающее устройство снабжено источником монохроматического света и последовательно установленным по ходу луча формирующей оптикой, световодом с зеркалами, закрепленном на основании, фокусирующей оптикой, фотодиодами, электрически связанными с регистратором и решеткой, выполненный не менее чем с тремя ряда ми прямоугольных отверстий по осям соседних отверстий в каждом ряду равным заданной толщине В интерференционной полосы, причем отверстия крайних рядов смещены относительно

15 друг друга вдоль ряда на половину толщины полосы, а смещение между любыми соседними рядами равно , В где П количество рядов, а датчик перемещения груза выполнен интерференКционным с двумя уголковыми отражателями, расположенными на двух соответствующих платформах, и двумя упругими элементами, закрепленными с одной стороны на соответствующих указанных платформах, а с другой на основании, причем уголковые отражатели оптически связаны со световодом. На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 решетка; на фиг. 3 - уголковый отражатель . Взвешивающее устройство состоит из основания 1, датчика 2 перемещения, источника 3 монохроматического света, формирующей оптики 4, световода 5 с зеркалами 6 и 7, закрепленного на основании 1, решетки 8, фоку сирующей оптики 9, фотодиодов 10, регистратора 11. Датчик 2 перемещения состоит из двух уголковых отражателей 12 и 13, расположенных на двух соответствующих платформах 14 и 15 с грузами исследуемым 16 и компенсационным О 7 и двух упругих элементов, представля щих собой пружины 18 и 19, закреплен ные на основании 1 и на соответствую щих платформах 14 и 15Решетка представляет собой прямоугольную пластину с тремя рядами отверстий, (фиг. 2). Расстояние между осями двух соседних отверстий в каждом ряду равно толщине интерференционной полосы. Все отверстия одного крайнего ряда смещены относительно второго крайнего ряда на половину толщины полосы. Отверстия среднего ряда смещены на четвертую часть толщины полосы относительно соседних ря дов. Таким образом, если светлая часть интерференционных полос попадает на отверстия первого крайнего ряда, то темная часть - на отверстия второго крайнего ряда, а граница меж ду ними - на отверстия среднего ряда Для различения направления движения полос логическим устройством регистратора решетка должна быть снабжена не менее чем тремя рядами отверстий. Уголковый отражатель представляет собой правильный тетраэдр (фиг. 3), выполненный, например, пустотелым, внутри покрытый отражательным слоем. Устройство работает следующим обр зом. Луч света (фиг. 1) от источника 3 монохроматического света, пройдя формирующую оптику 4, разделяется зер калом 6 световода 5 на два луча одинаковой интенсивности. Одна половина луча направляется по световоду на уголковый отражатель 13, а другая часть зеркалом 7 на уголковый отражатель 12. Первая часть, отразившись от уголкового отражателя 13 параллельно самому себе (свойство угловых отражателей),снова попадает на -разделительное зеркало 6, где ее половина (или четвертая часть общего луча), отразившись, поступает на решетку 8, а вторая часть от отражателя 12 направляется зеркалом 7 также на разделительное зеркало 6, где ее половина (или четвертая часть общего луча), пройдя зеркало, также попадает на решетку. На решетке возникнут интерференционные полосы, состоящие из светлой и темной частей. При сжатии или растяжении любой из пружин 18 и 19 разность хода между обеими частями луча будет изменяться. Соответственно полосы смещаются вдоль рядов в ту или иную сторону, в данном случае : вверх или вниз. При попадании светлых частей полос на отверстия того или иного ряда на соответствующий фотодиод 10 поступают световые импульсы, сфокусированные оптикой 9- Регистратор 11 накапливает импульсы каждой последовательности, а затем находит их разность. Разность с соответствующим знаком характеризует величину сжатия или растяжения пружины. В случае изменения температуры внешней среды упругость обеих пружин меняется. Если компенсационный груз подобран равным исследуемому, то изменение упругости вызовет одинаковые перемещения платформ. При этом разность между обеими частями луча не изменится, смещения полос не произойдет . В случае возникновения угловых и боковых линейных флуктуационных колебаний пружин с уголковыми отражателями длина каждой части луча не изменится (свойство уголковых отражателей) соответственно разность хода между лучами также не изменится. В обоих случаях в регистратор не поступают электрические импульсы. Следовательно, при возникновении флуктуационных колебаний вдоль пружин в регистратор поступают импульсы той или другой последовательности в одинаковых количествах. Таким образом, применение весоизмерительного устройства с интерференционным датчиком перемещения значительно повысит чувствительность и точность взвешивающих устройств с упругим элементом. С помощью указанных устройств можно определять измен ние веса веществ с большой объемной плотностью, необходимое при исследовании образцов строительных изделий, в частности ограждающих конструкций, а также проводить исследования по нахождению адсорбционных характеристик различных строительных материалов в широком диапазоне изменения температуры и влажности. Формула изобретения Взвешивающее устройство, содержащее основание, датчик перемещения груза с упругим элементом, соединенные с Основанием, и регистратор, о т личающееся тем, что, с цель повышения точности измерения, оно снабжено источником монохроматическо го света и последовательно установленными по ходу луча формирующей оптикой, световодом с зеркалами, зак-i репленным на основании, фокусирующей оптикой, фотодиодами, электрически связанными с регистратором, и решеткой, выполненной не менее чем с тремя рядами прямоугольных отверстий, с расстоянием по осям соседних отверстий в каждом ряду, равным заданной толщине В интерференционной полосы, причем отверстия крайних рядов смещены относительно друг друга вдоль ряда на половину толщины полосы, а смещение между любыми соседними рядами равно- -уЬ , где П - количество рядов, а датчик перемещения груза выполнен интерференционным, с двумя уголковыми отражателями, расположенными на двух соответствующих платформах, и двумя упругими элементами, закрепленными с одной стороны на соответствующих указанных платформах, а с другой - на основании, причем уголковые отражатели оптически связаны со световодом. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент ФРГ № 10387/0, кл. G 01 G 3/02, 1958. 2.Авторсокое свидетельство СССР по заявке № 2736599/10-18, кл. G 01 С 3/02, 1979 О ютотип) .

пл /

/

D D D D D D 0 D D D D D D D D

фиг 2