PL118428B2 - Method for elimination of vaves reflected in elastic element of sensing device for measurement of fast variable forceste datchika dlja izmerenija bystroizmenjajuhhikcsja sil - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób eliminacji fal odbitych w elemencie sprezystym czujnika do pomia¬ ru sil szybkozmiennych.Znane dotychczas czujniki sil sa tak konstruowane, aby mialy liniowa charakterystyke statyczna np. w czujnikach tensometrycznych liniowa zmiane rezystancji tensometrów w funkcji dzialajacej sily. Równiez minimalizowane sa bledy dodatkowe spowodowane wahaniem temperatury otoczenia, silami termoelektry¬ cznymi w przypadku zasilania czujników pradem stalym, dlugoscia bazy tensometru przy pomiarach sil szybkozmiennych itp.Jednak zupelnie nie uwzgledniono dotychczas wplywu mechanicznej impedancji mocowania brzegów elementu sprezystego czujnika na dokladnosc pomiarów sil szybkozmiennych.Sposób eliminacji fal odbitych w elemencie sprezystym czujnika do pomiaru sil szybkozmiennych wedlug wynalazku charakteryzuje sie tym, ze brzeg elementu sprezystego dopasowuje sie falowo do pod¬ stawy, aby mechaniczna impedancja mocowania brzegu elementu sprezystego do podstawy byla równa mechanicznej impedancji falowej elementu sprezystego czujnika sily.Sposób eliminacji fal odbitych w elemencie sprezystym czujnika do pomiarów sil szybkozmiennych pokazano w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok ogólny czujnika sily, fig. 2 i 3 — dwa rózne polozenia podstawy czujnika, a fig. 4a i b — wykresy przebiegów czasowych sily.Szybkozmienna sila f(t) dziala na jeden brzeg (poczatek) elementu sprezystego 1 czujnika sily, a drugi brzeg (koniec) elementu sprezystego 1 zamocowany jest tak w obudowie 4, aby mechaniczna impedancja mocowania konca byla równa mechanicznej impedancji falowej elementu sprezystego 1 czujnika sily (patrz fig. 1). Znaczy to, ze wykorzystujac np. tarcie wiskotyczne nalezy tak obrócic element sprezysty 1 wraz z podstawa 2 wykonana w ksztalcie stalowego krazka z odpowiednio uksztaltowanymi otworami 3, wzgledem krazka 5 z odpowiednio uksztaltowanymi otworami 6, aby wartosc tlumienia B zapewniala mechaniczna impedancje Zm mocowania konca elementu sprezystego 1 w obudowie 4 równa mechanicznej impedancji falowej Zmf elementu sprezystego 1, czyli:2 118428 gdzie: f(t) v(i) — chwilowe wartosci odpowiednio sily oraz predkosci liniowej zmierzone na koncu utwier¬ dzonym elementu sprezystego 1, m0. Po — odpowiednio masa jednostkowa i podatnosc jednostkowa elementu sprezystego, B — wiskotyczne tlumienie drgan konca elementu 1.Minimalne tlumienie (B min) drgan krazków 2 i 5 otrzymuje sie w przypadku pokrycia sie otworów 3 i 6 (patrz fig. 2), a potrzebne dla dopasowania falowego tlumienie B otrzymuje sie przez czesciowe pokrycie sie elementów 3 i 6 (patrz fig. 3).Jezeli np. element sprezysty w przetworniku sily o zakresie nominalnym 20 kN posiada mase jednost¬ kowa m0 = 0,78 kgm"1 i podatnosc jednostkowa p0 = 5- 10'N"1, to mechaniczna impedancja falowa elementu sprezystego wynosi: Nastawiajac za pomoca sposobu wyzej opisanego wiskotyczne tlumienie B = 4 • 10_3kg -s"1, otrzymu¬ jemy mechaniczna impedancje Zm mocowania konca elementu sprezystego: Zm = B = 4103kgs'\ Bedzie to przypadek mechanicznego dopasowania falowego, czyli: Zm = Zmf Podatnosc sprezyny 7 oraz lepkosc oleju 8dobiera sie w zaleznosci od zakresu nominalnego sil najaka przetwornik sily jest skonstruowany. Na elemencie sprezystym 1 naklejone sa tensometry 9 polaczone w ukladzie mostka Wheatstone*a.W tak dopasowanym falowo elemencie sprezystym czujnika sily nie bedzie fal odbitych od konca elementu sprezystego, a tym samym fale naprezen mechanicznych w elemencie sprezystym beda dokladnie (bez znieksztalcen) odwzorowywac szybkozmienne sily dzialajace na poczatek elementu sprezystego czujnika sily. Dla wiekszej jasnosci przedstawiono czasowa odpowiedz czujnika sily pobudzonego skokowo na wejsciu. Dla przypadku sztywnego utwierdzenia konca elementu sprezystego 1, czasowy przebieg odpowie¬ dzi jest tak znieksztalcony, ze nawet nie jest podobny do mierzonego skoku sily (patrz rys. la). Natomiast dla przypadku mechanicznego dopasowania falowego elementu sprezystego 1 (zgodnie z wynalazkiem)czasowy przebieg odpowiedzi jest zgodny z mierzonym skokiem sily (patrz. rys. Ib). Zatem zaleta wynalazku jest mozliwosc praktycznej realizacji nie znieksztalcajacych czujnikówprzeznaczonych do pomiarów silszybkoz- miennych, co ma obecnie bardzo duze znacznie techniczne przy pomiarach sil dynamicznych.Zastrzezenie patentowe Sposób eliminacji fal odbitych w elemencie sprezystym czujnika do pomiaru sil szybkozmiennych, znamienny tym, ze element sprezysty czujnika sily dopasowuje sie falowo do podstawy, aby mechaniczna impedancja mocowania brzegu elementu sprezystego do podstawy byla równa mechanicznej impedancji falowej elementu sprezystego czujnika sily.118428 Fig. i im Rys. 1 PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób eliminacji fal odbitych w elemencie sprezystym czujnika do pomiaru sil szybkozmiennych, znamienny tym, ze element sprezysty czujnika sily dopasowuje sie falowo do podstawy, aby mechaniczna impedancja mocowania brzegu elementu sprezystego do podstawy byla równa mechanicznej impedancji falowej elementu sprezystego czujnika sily.118428 Fig. i im Rys. 1 PL