Датчик усилий Советский патент 1982 года по МПК G01N1/16 

(5) ДАТЧИК УСИЛИЙ

1

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения усилий, веса, давлений и других механических величин.

Известно устройство для измерения усилий, содержащее пьезоэлемент с электродами, генератор электрических колебаний, измерительный прибор и силопередающие элементы в виде накладок, через которые усилие прикладывается к пьезоэлементу tl.

Однако это устройство не обладает требуемой точностью измерений, так как площади соприкосновения поверхностей пьезоэлемента и силопередающих элементов изменяются из-за случайных трений на границах контакта. Кроме того, диапазон измеряемых усилий этого устройства ограничен в области больших усилий и определяется размерами пьезоэлемента.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является датчик усилии, содержащий пьезопластину и размещенные на одной из ее поверхностей на заданном расстоянии встречно-штыревые электроды Г2 .

Недостатком известного является сравнительно невысокая точность измерений особенно при больших значениях измеряемых величин, когда в пьезопластине могут возникать поперечные

10 изгибные деформации, величина которых может превосходить напряжение растяжения-сжатия.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

15

Поставленная цель достигается тем, что датчик усилий снабжен стаканом, на дне которого закреплена пьезопластина другой своей поверхностью, мембраной с жестким выступом, закреп20ленной на открытом торце стакана, и силопередающим элементом, связанным с жестким выступом мембраны и выполненным в виде сферическаго тела, размещенного между электродами и взаимо действующего со средней частью пьёзо пластины. На фиг, 1 изображен датчик усилий общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на Фиг. 1. Датчик усилий содержит пьезопластину 1 , размещенные на ее поверхност встречно-штыревые электроды 2 и 3Датчик снабжен стаканом , мембраной 5 с жестким выступом 6 и силопередающим элементом 7, связанным с жёстким выступом 6 мембраны 5 и размещенным между электродами 2. Через выводы 8-11 осуществляется гальванический контакт встречно-шты.ревых электродов 2 и 3 с внешними электрическими цепями. Датчик работает следующим образом. С помощью встречно-штыревого элек рода 2 возбуждается в верхнем слое пьезопластины 1 акустическая волна, которая при отсутствии механических напряжений на участке между встречно штыревыми электродами 2 и 3 достигает встречно-штыревого электрода 3 через определенное время TQ и преобр зуется в электрический сигнал. При создании локальных механических напряжений в пьезопластине 1 в окрестности силопередающего элемента 7 вре мя задержки сигнала изменяется пропорционально измеряемой величине за счет изменения длины пути и скорости акстической волны. Уменьшение поперечных составляющи механических величин осуществляется 9 4 за счет отсутствия изгибных деформа- . ций, так как пьезопластина 1 закреплена на дне стакана Ц, а силопередающий элемент 7 выполнен в виде сферического тела. Таким образом, предлагаемый датчик обеспечивает необходимую точность и надежность и благодаря простоте конструкции может быть широко использован для измерения различных механических величин. Формула изобретения ДатчикУСИЛИЙ, содержащий пьезопластину и размещенные на одной из ее поверхностей на заданном расстоянии встречно-штыревые электроды, .о тличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен стаканом, на дне которого закреплена пьезопластина другой своей поверхностью, мембраной с жестким выступом, закрепленной на открытом торце стакана, и силопередающим элементом, связанным с жестким выступом мембраны и выполненным в виде сх|)ерического тела, размещенного между электродами и взаимодействующего со средней частью пьезопластины. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 315963, кл. G 01 L 1/16, 1971. 2,Патент США № П.096., кл. G 01 В 7/16, 1978 (прототип).