SU1164562A1 - Устройство дл измерени усилий - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЙ, содержащее два акустических св занных пьезоэлемента, расположенных параллельно друг другу и содержащих общую обкладку и по одной наружной обкладке, генератор, подключенный к обкладкам первого пьезоэлемента,и измерительный прибор , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности путем уменьшени  вли ни  внешних условий, в него введен блок сравнени  а первый пьезоэлемент снабжен дополнительной обкладкой, расположенной на стороне наружной обкладки и электрически изолированной от нее, при этом вход блока сравнени  подключен к обкладкам второго пьезоэлемента и дополнительной обкладке . первого пьезоэлемента, а выход - к измерительному прибору.

Description

г J

10

лрлг 1

7 9

Од 4

сл

О) 1чЭ 1 Изобретение относитс  к силоизме рительной технике и может быть использовано дл  измерени  давлений, механических усилий в различных отрасл х промьшшенности. Известно устройство дл  измерени  усилий, содержащее пьезоэлектрический преобразователь, возбуждаемый от генератора электрических колебаний и измерительный прибор, подключенный к обкладкам пьезоэлектрического преобразовател  1 J. Недостатком данного устройства  вл етс  низка  точность измерений, обусловленна  нестабильностью акустических потерь преобразовател  и изменением его механической добротности при изменении температуры окружающей среды. Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  устройство дл  измерени  усилий,содержащее два акустических св занных пьезоэлемента, расположенных параллельно друг другу и содержани х общую обкладку и по одной наружной обкладке, генератор, подключенный к обкладкам первого пьезоэлемента, и измерительный прибор . Однако известное устройство не позвол ет избавитьс  от погрешносте вызываемых нестабильностью акустиче ских потерь температуры окружающей среды, параметров возбуждающего генератора . Цель изобретени  - повышение точ ности путем уменьшени  вли ни  внеш них условий. Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  усилий , содержащее два акустических св занных пьезоэлемента, расположенных параллельно друг другу и содержащих общую обкладку и по одной наружной обкладке,генератор, подключенный к обкладкам первого пьезоэлемента, и измерительный прибор , введен блок сравнени , а первый пьезоэлемент снабжен дополнительной обкладкой, расположенной на стороне наружной обкладки и элек рически изолированной от нее, при этом вход блока сравнени  подключен к обкладкам второго пьезоэлемента и дополнительной обкладке первого пьезоэлемента, а выход - к измерительному приоору. 62 2 На фиг.1 представлена схема устройства; на фиг.2 - его характеристики . Устройство состоит из генератора , 1 электрических колебаний, двух пьезоэлемеитов 2 и 3, соединенных между собой через заземленную прокладку 4, измерительного прибора 5, подключенного к преобразователю усилий через блок делени  сигналов 6. Усилие прикладываетс  в узлы колебаний через силопередающие элементы в форме конусов 7. Пьезоэлемент 2 имеет обкладку возбуждени  8, подключенную к выходу генератора I, и дополнительную обкладку 9, подключенную к одному из входов блока делени  сигналов 6. Обкладка 10 пьезоэлемента 3 подключена к второму ВХ9ДУ блока делени  сигналов 6. Устройство работает следующим образом . От генератора 1 осуществл етс  возбуждение преобразовател  в режиме автоколебаний со стороны первого пьезоэлемента. Величины выходных напр жений с дополнительной обкладки 9 первого пьезоэлемента U. и обкладки 10 второго пьезоэлемента U можно представить формулами: 1 - К Kg, 2 UBX к 1 К,, Кз К , где Ugj(- величина входного напр жени  ; К - коэффициент трансформации пьезоэлемента, пропорциональный механической добротности преобразовател ; Кг - коэффициент пропорциональности , характеризующий изменение входного импеданса преобразоват ел  под действием измер емого усили ; Kg - коэффициент пропорциональности , характеризующий акустические потери преобразовател ; К - коэффициент акустической СВЯЗИ колеблющихс  масс резонаторов. Производ  деление Ц, и U2, полу; чаем У1 -1 т.е. величина, пропорциональна  отношению выходных напр жений с первого и с второго пьезоэлементов. зависит только от степени акустич ской св зи пьезоэлементов. Известно, что отношение амплиту колебаний резонаторов на частоте синфазных колебаний можно представить формулой: 2 -, „ „ 9 где А. и А, амплитуды колебаний первого и второго пь зоэлементов; эквивалентные массы вого и второго пьезо элементов; коэффициент св занно ти; коэффициент инерцион упругой св зи; парциальные частоты первого и второго пьезоэлементов. Так как напр жение На обкладке пьезоэлемента пропорционально ампл туде механического колебани  (2), Ui можно представит то величину --- 2 В таком виде: 62 При п Пу величина зависит от значени  коэффициента св занности . В предложенном устройстве исполь .зовались пьезоэлементы с пар1щальш 1ми частотами, отличающимис  на к 2. Под действием измер емого усили  происходит уменьшение коэффициента инерционно-упругой св зи за счет увеличени  жесткости преобразовател  и уменьшени  колебательной скорости элемента св зи. В результате этого коэффициент св занности уменьшаетс . возрастает в функа величина -:ги преобразователю ции приложенного к усили . Таким образом, величина порциональна  отношению амплитуд выходных напр жений с первого и со второго пьезоэлементов, не зависит от акустических потерь, от изменени  температуры окружающей среды,параметров возбуждающего генератора и практически линейно зависит от величины измер емого усили . Предлагаемое устройство позвол ет значительно повысить точность, измерени , повышаетс  также температурна  и временна  стабильность показаний, отпадает необходимость в стабклизации выходных параметров возбуждающего генератора, упрощаетс  конструкци  силопередающего узла датчика усилий. щи. , it ( S) ( итЩ

Ю 20 30 W 50 SO io so 90 100 ff) фиг. 2 Уи-,(П

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЙ, содержащее два акустических связанных пьезоэлемента, расположенных параллельно друг другу и содержащих общую обкладку и по одной наружной обкладке, генератор, подключенный к обкладкам первого пьезоэлемента,и измерительный прибор , отличающееся тем, что, с целью повышения точности путем уменьшения влияния внешних условий, в него введен блок сравнения а первый пьезоэлемент снабжен· дополнительной обкладкой, расположенной на стороне наружной обкладки и электрически изолированной от нее, при этом вход блока сравнения подключен к обкладкам второго пьезоэлемента и дополнительной обкладке . _Λ первого пьезоэлемента, а выход - к £ измерительному прибору.

   SU.... 11'64562

   1164562 2