Датчик силы Советский патент 1983 года по МПК G01L1/10 

() ДАТЧИК силы

д

Устррйртво относится к силоиэмё- ритеяьной технике и может применяться в качестве динамометра, а также в качестве чувствительного элемента датчиков силы, давления и акселерометров.

Известное устройство содержит пластину, изготовленную из монокрист таЛпического пьезойлектрика, поверхность которой является звукопррводом, и размещенные на этой пластине преобразователи электрического сигнала в акустическую волну и наоборот J1.

Недостатком известного устройства . является хрупкость линии задержки, обусловленная физическими свойствами монокристаллического пьезоэлектрика, а также ограниченный диапазон измерений.,

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является датчик силы на поверхностно-акустических волнах, состоящий из пластины.

выполненной из монокристаллического пьезоэлектрика, поверхность которой . служит звукопроаодом и подложкой для нанесения на нее двух электроакустических преобразователей fZl .

Недостаток устройства заключается в ограниченности, пределов измерения со стороны малых сил.

Цель изобретения - расширение диа10пазона измерения при статическом и динамическом нагружениях.

Поставленная цель достигается тем, что каждый электроакустический преобразователь выполнен в виде полого

ts герметизированного цил 1ндрического корпуса, внутри которого размещена катушка индуктивности, охватывающая стержень из магнитострикционного материала, прикрепленный к центру диска,

20 закрывающего один из торцов цилиндрического корпуса, и постоянного магнита, закрепленного на внутренней стенке цилиндрического корпуса, а звукопровод выполнен в виде металлической силовоспринимающей перемычки, соедияяющей центры дисков электроакустических преобразователей, а также тем, что цилиндрические корпуса и диски электроакустических преобразователей выполнены заодно целое с металлической силовоспринимающей перемычкой.

На фиг.1 показан датчик, общий вид; на фиг.2 - схема включения датчика.

Датчик состоит из двух электроакустических преобразователей, каждый из которых содержит корпус 1,. крышку 2, металлический диск 3, стержень , катушку 5 индуктивности, постоянный маг нит 6, выводы 7 катушки и проходные изоляторы 8; Преобразователи соединяются между собой.при помощи перемычки 9.

Если по катушке пропускать переменный ток определенной частоты, то в стержне k, бходящем в эту катушку, согласно эффекту Джоуля, возникнут продольные механические волны той же частоты. Они вызовут изгибные колебания диска 3, которые, в свою очередь, приведут к возникновению продольных волн в перемычке 9Через некоторое время, зависящее от длины перемычки 9, волна, распространяющаяся в ней, достигает диска второго преобразователя и приводит к возникновению в нем изгибных коле баний. Они возбуждают продольные волны в стержне нижнего преобразователя, связанном с этим диском, что приводит,, согласно эффекту Виллари, к возникновению переменного тока в катушке.

При включении в цепь положительной обратной связи электронного усилителя 10 (фиг.2) и при достаточном коэффициенте усиления последнего на его выходе возникают колебания.

Под воздействием измеряемой силы F происходит удлинение перемычки 9f что приводит к увелиаению времени задержки и к уменьшению частоты колебаний .

Диски 3 выполняют функции акустических фильтров, что повышает устойчивость преобразования силы F в частоту .

Использование предлагаемого датчика позволяет расширить пределы измерения, которые определяются диаметром перемычки, служащей звукопроводом Выполнение составных частей устройства из металла позволяет повысить устойчивость силочувствительного элемента к ударнь1м нагрузкам и статическим перегрузкам.

Формула изобрете-ния

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

:кл. , опублик. (прототип)

У/// /А////у(77/.

Ш

7

//VX/VX/W5

У7/77//////////

I

ш

/х

//vv

вуу

фовЛ

(pus. I