RU2498242C1 - Тензорезисторный преобразователь силы - Google Patents
Тензорезисторный преобразователь силы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2498242C1 RU2498242C1 RU2012123924/28A RU2012123924A RU2498242C1 RU 2498242 C1 RU2498242 C1 RU 2498242C1 RU 2012123924/28 A RU2012123924/28 A RU 2012123924/28A RU 2012123924 A RU2012123924 A RU 2012123924A RU 2498242 C1 RU2498242 C1 RU 2498242C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- elastic element
- resistive strain
- force transducer
- flat surface
- holes
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Force In General (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано для измерения малых давлений с повышенной чувствительностью и точностью. Тензорезисторный преобразователь силы содержит упругий элемент, выполненный за одно целое с опорном кольцом. Упругий элемент выполнен с четырьмя сквозными отверстиями с поперечными прорезями в боковой грани. На плоской поверхности упругого элемента над сквозными отверстиями размещены тензорезисторы. Ширина плоской поверхности упругого элемента в местах расположения тензорезисторов выполнена переменной и определяется соответствующим математическим выражением.
где b - максимальная ширина плоской поверхности упругого элемента;
hmin - минимальная толщина поверхности упругого элемента над сквозным отверстием;
l - длина рабочей части упругого элемента;
ХT - текущая координата тензорезистора;
r - радиус сквозного отверстия.
Техническим результатом является увеличение чувствительности тензорезисторного преобразователя силы и повышение точности измерения малых давлений. 3 ил.
Description
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к тензорезисторным преобразователям силы, и может быть использовано в разработке и изготовлении датчиков для измерения малых давлений с максимальной чувствительностью и повышенной точностью.
Известен преобразователь силы [1], содержащий упругий элемент- балку прямоугольного сечения с четырьмя сквозными отверстиями и пропилами нижней стороны. Измеряемое усилие передается через силопередающий элемент, расположенный посередине между парами отверстий. Тензорезисторы установлены на верхнюю поверхность упругого элемента над отверстиями.
Недостатками конструкции данного преобразователя силы являются низкая чувствительность в диапазоне малых давлений, невысокая теплоустойчивость и повышенная трудоемкость изготовления, обусловленные низкой жесткостью упругого элемента.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению (прототипом) является тензорезисторный преобразователь силы [2], содержащий упругий элемент, выполненный с четырьмя сквозными отверстиями с поперечными прорезями в боковой грани и размещенными над ними тензорезисторами, силопередающий элемент, расположенный посередине между парами отверстий. Упругий элемент выполнен за одно целое с опорным кольцом.
Недостатком данной конструкции является низкая чувствительность преобразователя, обусловленная неравномерным распределением деформационных напряжений по длине мембраны за счет ее переменной толщины (фиг.1). Максимальная величина деформации находится в месте минимальной толщины мембраны (h). При увеличении толщины мембраны (hx) величина деформации снижается по нелинейному закону практически до нуля. Тензорезистор, размещенный на поверхности над отверстием, воспринимает максимальную деформацию лишь небольшой частью своей длины, а наибольшая часть тензорезистора воспринимает значительно меньшую деформацию.
Цель изобретения - повышение чувствительности тензорезисторного преобразователя силы при минимальном силовом воздействии на упругий элемент.
Поставленная цель достигается тем, что в тензорезисторном преобразователе силы, содержащем упругий элемент с четырьмя сквозными отверстиями с поперечными прорезями в боковой грани и размещенными над ними тензорезисторами, выполненный за одно целое с опорном кольцом, согласно предлагаемому изобретению, ширина плоской поверхности упругого элемента в местах расположения тензорезисторов выполнена переменной и определяется следующим математическим выражением:
где bx - ширина упругого элемента для текущей координаты хT;
b - максимальная ширина упругого элемента;
hmin - минимальная толщина поверхности упругого элемента над сквозным отверстием;
l - длина упругого элемента;
ХT -текущая координата тензорезистора;
r - радиус сквозного отверстия.
Выполнение ширины плоской поверхности упругого элемента в местах расположения тензорезисторов переменной приводит к выравниванию деформационных напряжений по длине тензорезистора и позволяет воспринимать максимальную деформацию по всей его длине, что значительно увеличивает чувствительность тензорезисторного преобразователя силы при минимальном силовом воздействии на упругий элемент и повышает точность измерения малых давлений.
На фиг.2 изображен предлагаемый тензорезисторный преобразователь силы, который содержит: упругий элемент (1) и опорное кольцо (2). Упругий элемент (1) содержит плоскую поверхность (3) с четырьмя установленными тензорезисторами (4), четыре сквозных отверстия (5) и силопередающий элемент (6), расположенный посередине между парами отверстий (5). Длина участков плоской поверхности (3), выполненная с переменной шириной, равна длине размещенных на них тензорезисторов (4).
На фиг.3 представлен график распределения относительной деформации поверхности данного переменного по ширине упругого элемента в пределах одного отверстия.
Преобразователь силы работает следующим образом.
Измеряемое усилие, воздействуя на упругий элемент (1) через силопередающий элемент (6), изменяет напряжение растяжения и сжатия на плоской поверхности (3) над сквозными отверстиями (5), величина и изменение напряжений фиксируется тензорезисторами (4), расположенными непосредственно над сквозными отверстиями (5). Тензорезистор (4), размещенный на плоской поверхности (3) с выравненными деформационными напряжениями, воспринимает максимальную деформацию по всей своей длине. Тензорези-сторы (4) соединены в мостовую измерительную схему, которая преобразует деформационные напряжения в выходной электрический сигнал.
Таким образом, применение данного технического решения позволит увеличить чувствительность тензорезисторного преобразователя силы при минимальном силовом воздействии на упругий элемент и повысить точность измерения малых давлений.
Claims (1)
- Тензорезисторный преобразователь силы, содержащий упругий элемент с четырьмя сквозными отверстиями с поперечными прорезями в боковой грани и размещенными над ними тензорезисторами, выполненный за одно целое с опорным кольцом, силопередающий элемент, расположенный посередине между парами отверстий, отличающийся тем, что ширина плоской поверхности упругого элемента в местах расположения тензорезисторов выполнена переменной и определяется следующим математическим выражением:
где b - максимальная ширина плоской поверхности упругого элемента;
hmin - минимальная толщина поверхности упругого элемента над сквозным отверстием;
l - длина рабочей части упругого элемента;
хT - текущая координата тензорезистора;
r - радиус сквозного отверстия.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012123924/28A RU2498242C1 (ru) | 2012-06-08 | 2012-06-08 | Тензорезисторный преобразователь силы |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012123924/28A RU2498242C1 (ru) | 2012-06-08 | 2012-06-08 | Тензорезисторный преобразователь силы |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2498242C1 true RU2498242C1 (ru) | 2013-11-10 |
Family
ID=49683250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012123924/28A RU2498242C1 (ru) | 2012-06-08 | 2012-06-08 | Тензорезисторный преобразователь силы |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2498242C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995005589A1 (en) * | 1993-08-19 | 1995-02-23 | Stanley Gordon Funnell | Strain gauged force transducers |
| RU2060480C1 (ru) * | 1993-02-01 | 1996-05-20 | Научно-производственное предприятие "Метрон" | Тензорезисторный преобразователь усилий |
| US5867808A (en) * | 1994-01-14 | 1999-02-02 | International Business Machines Corporation | Force transducer with screen printed strain gauges |
| RU100245U1 (ru) * | 2010-07-29 | 2010-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "ЭГО" | Датчик усилия тензометрический |
| RU2423677C1 (ru) * | 2010-02-15 | 2011-07-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Тензорезисторный преобразователь силы |
-
2012
- 2012-06-08 RU RU2012123924/28A patent/RU2498242C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2060480C1 (ru) * | 1993-02-01 | 1996-05-20 | Научно-производственное предприятие "Метрон" | Тензорезисторный преобразователь усилий |
| WO1995005589A1 (en) * | 1993-08-19 | 1995-02-23 | Stanley Gordon Funnell | Strain gauged force transducers |
| US5867808A (en) * | 1994-01-14 | 1999-02-02 | International Business Machines Corporation | Force transducer with screen printed strain gauges |
| RU2423677C1 (ru) * | 2010-02-15 | 2011-07-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Тензорезисторный преобразователь силы |
| RU100245U1 (ru) * | 2010-07-29 | 2010-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "ЭГО" | Датчик усилия тензометрический |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN202383021U (zh) | 一种测量材料拉压弹性模量的装置 | |
| CN211668674U (zh) | 一种应变型压向力传感器 | |
| CN105403161A (zh) | 一种利用光纤传感器检测混凝土结构裂缝宽度的方法 | |
| CN103940359A (zh) | 一种光纤光栅差动应变片及其制作和使用方法 | |
| KR101179169B1 (ko) | 변형률계를 구비한 온도 보상 로드 셀 | |
| CN202075070U (zh) | 采用光纤布拉格光栅式杆力传感器测量受力的装置 | |
| WO2011133063A1 (ru) | Тензометрический преобразователь | |
| CN109696262A (zh) | 一种超薄型应变式力传感器 | |
| RU2498242C1 (ru) | Тензорезисторный преобразователь силы | |
| CN207487858U (zh) | 一种扭力传感器主体及扭力传感器 | |
| MY168519A (en) | Method and apparatus for internally determining a load applied by a jack | |
| CN102221431A (zh) | 一种光纤布拉格光栅式杆力传感器 | |
| CN105547868B (zh) | 基于应力集中原理的落锤结构测试冲击力的方法 | |
| CN105509957B (zh) | 一种光纤光栅压力传感器 | |
| CN203576521U (zh) | 一种测量握力的装置 | |
| CN105091729B (zh) | 一种采用因瓦钢引伸杆的应变式引伸计 | |
| RU2477846C1 (ru) | Датчик абсолютного давления | |
| RU2423677C1 (ru) | Тензорезисторный преобразователь силы | |
| RU2552128C1 (ru) | Фотоупругий элемент | |
| CN209214813U (zh) | 玻璃微熔压力传感器 | |
| CN103162774A (zh) | 一种桥式两通道称重传感器 | |
| RU2530467C1 (ru) | Тензометрический датчик | |
| RU2629918C1 (ru) | Чувствительный элемент | |
| RU2530466C1 (ru) | Тензометрический преобразователь | |
| CN209745222U (zh) | 电阻应变式微应变传感器 |