SU1262308A1 - Force measuring device - Google Patents

Force measuring device Download PDF

Info

Publication number
SU1262308A1
SU1262308A1 SU823508670A SU3508670A SU1262308A1 SU 1262308 A1 SU1262308 A1 SU 1262308A1 SU 823508670 A SU823508670 A SU 823508670A SU 3508670 A SU3508670 A SU 3508670A SU 1262308 A1 SU1262308 A1 SU 1262308A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
plate
jumpers
thickness
relative
plane
Prior art date
Application number
SU823508670A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Николаевич Симонов
Владимир Владимирович Малов
Валерий Евгеньевич Прядко
Дмитрий Васильевич Карпеев
Original Assignee
Предприятие П/Я Х-5332
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я Х-5332 filed Critical Предприятие П/Я Х-5332
Priority to SU823508670A priority Critical patent/SU1262308A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1262308A1 publication Critical patent/SU1262308A1/en

Links

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЙ, содержащее пьезоэлектрическую пластину с перемычками, на которые нанесены электроды, соединенные с измерительной схемой, о т л и чающеес  тем, что, с целью повышени  чувствительности, перемычки имеют форму утоньшенных участков пластины, образованных углублением, вьтолненным в ней так, что толщина перемычек не превьшает половины толщины пластины, причем перемычки смещены одна относительно другой в плоскости пластины, а также по толщине относительно средней плоскости пластины на рассто ние, не менее половины толщины перемычки. 2. Устройство поп.1,отли-, чающеес  тем, что перемычки смещены по толщине относительно сред-, ней плоскости в противоположных направлени х. (Л $i Т1 Фи. /1. A DEVICE FOR MEASURING EFFORTS, containing a piezoelectric plate with jumpers on which electrodes are attached, connected to the measuring circuit, about which, in order to increase the sensitivity, the jumpers have the shape of a thinned plate sections formed by a recess filled in so that the thickness of the jumpers does not exceed half of the plate thickness, and the jumpers are offset one relative to another in the plane of the plate, as well as in thickness relative to the middle plane of the plate for a distance not less than half the thickness of its webs. 2. Device pop.1, differing in that the bridges are shifted in thickness relative to the median plane in opposite directions. (L $ i T1 Fi. /

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике а именно к пьезоэлектрическим частотным датчикам механических величин. Известны пьезоэлектрические частотные датчики усилий, содержащие два дифференциальных резонатора с возбуждающими электродами, выполненные в пластине из пьезоэлектрического материала, имеющие измерительную схему с частотным выходом l . Однако эти устройства не обладают необходимой чувствительностью. Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  устрой ство дл  измерени  усилий, содержащее пьезоэлектрическую пластину с пе ремычками, на которые нанесены электроды , соединенные с измерительной схемой 2 . Недостатком известного устройства  вл етс  низка  величина максимапьно го полезного изменени  частоты резонаторов , ограниченного сравнительно малым запасом статической устойчивос ти конструкции пластины. В результате малой величины полезного сигнала относительна  нестабильность датчика обусловленна , например, вли нием старени  или изменени  температуры, оказываетс  недопустимо большой, а точность измерени  - низкой. Цель изобретени  - повышение чувствительности . Поставленна  цель достигаетс  тем что в устройстве дл  измерени  усиJшй , содержащем пьезоэлектрическую пластину с перемычками, на которые нанесены электроды, соединенные с измерительной схемой, перемычки имеют форму утоньшенных участков пластины , образованных углублением, выполненньм в ней так, что толщина перемычек не превышает половины толщины пластины причем перемычки смещены одна относительно другой в плоскости пластины, а также по толщине относительно средней плоскости плас тины на рассто ние, не менее полови ны толщины перемъпки. Перемычки могут быть также смеже ны по.толщине относительно средней плоскости в противоположных направл ни х. На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, вид сверху; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - се08 -р; на фиг.1; на фиг. 4 - эпюры деформадий в- пластинах, Устройстро содержит пьезоэлектрическую пластину 1, в которой посредством углублений 2 и 3 образованы перемычки 4 и 5. На перемычки нанесены пары электродов 6 и 7, соединенных с измерительной схемой. Пластина закреплена в основании датчика 8, а на ее край действует измер емое усилие F. Устройство работает следующим образом . При воздействии измер емого усили  F (в указанном на фиг.2 и 3 направлении ) пластина подвергаетс  поперечному изгибу, при котором нижн   часть пластины сжимаетс , а верхн  раст гиваетс . Если толгцина перемычки не превышает половины толщины пластины, а перемычка смещена относительно средней плоскости пластины на рассто ние, не менее половины толщи- ны перемычки, то (фиг.4) она вс  либо сжимаетс  как перемычка 4 , либо раст гиваетс  (перемычка 5). В результате частота резонатора либо увеличиваетс , как дл  резонатора , образованного электродами 6, либо уменьшаетс  - как дл  резонатора, образованного электродами 7. С помощью измерительной схемы измер ютс  резонансные частоты резонаторов и производитс  вычитание резонансных частот генераторов, составл ющих в этом случае дифференциальную схему. Поскольку кра  перемычек как бы жестко защемлены в пластине, перемычки обладают большим запасом статической устойчивости, что способствует получению максимальных значений полезной девиации частоты резонаторов, а следовательно ., и повьшгению точности датчика , Предлагаема  конструкци  обладает и высокой чувствительностью, так как при изгибе пластины в ней, а следовательно , и в перемычках, возникают большие механические напр жени . Вследствие того, что толщина перемычек может быть выбрана очень малой, но не меньше толщины, соответствующей пределам прочности материала на раст жение и статической устойчивости перемычек на сжатие, напр жени  в них могут быть очень велики. Технологически более удобно выполн ть перемычки, смещенные в одинако- 12 (S230SThe invention relates to a measurement technique, namely, piezoelectric frequency sensors of mechanical quantities. Known piezoelectric frequency force sensors, containing two differential resonator with exciting electrodes, made in a plate made of a piezoelectric material, having a measuring circuit with a frequency output l. However, these devices do not have the necessary sensitivity. The closest to the invention in its technical essence is a device for measuring forces, comprising a piezoelectric plate with jumpers on which electrodes are applied, connected to measuring circuit 2. A disadvantage of the known device is the low value of the maximum useful change in the frequency of the resonators, limited by a relatively small margin of static stability of the plate design. As a result of a small value of the useful signal, the relative instability of the sensor, due, for example, to the effect of aging or a change in temperature, is unacceptably large, and the measurement accuracy is low. The purpose of the invention is to increase the sensitivity. The goal is achieved by the fact that in a device for measuring an overwhelming piezoelectric plate with jumpers on which electrodes are attached, connected to the measuring circuit, the jumpers have the shape of thinned plate sections formed by a recess, made in it so that the thickness of the jumpers does not exceed half of the plate thickness moreover, the bridges are displaced one relative to another in the plane of the plate, as well as over the thickness relative to the median plane of the plate by a distance of not less than half the thickness of the first mpki. Bridges can also be adjacent in thickness to the median plane in opposite directions. Figure 1 shows the proposed device, top view; in Fig.2, section A-A in Fig.1; figure 3 - se08-p; figure 1; in fig. 4 - deformation plots in the plates; Device contains a piezoelectric plate 1, in which jumpers 4 and 5 are formed by depressions 2 and 3. Couples of electrodes 6 and 7 connected to the measuring circuit are applied to the jumpers. The plate is fixed at the base of the sensor 8, and the measured force F acts on its edge. The device operates as follows. When exposed to the measured force F (in the direction indicated in Figures 2 and 3), the plate is subjected to transverse bending, in which the lower part of the plate is compressed and the upper part is stretched. If the tolqcin lintel does not exceed half the plate thickness, and the lintel is offset relative to the median plane of the plate over a distance of not less than half the lintel thickness, then (Fig. 4) it will either shrink completely as lintel 4 or stretch (lintel 5). As a result, the frequency of the resonator is either increased, as for the resonator formed by electrodes 6, or reduced - as for the resonator formed by electrodes 7. The resonant frequencies of the resonators are measured by the measuring circuit and the resonant frequencies of the oscillators are computed, which make up the differential circuit. Since the edges of the jumpers are rigidly clamped in the plate, the jumpers have a large margin of static stability, which helps to obtain the maximum values of the useful frequency deviation of the resonators and, consequently, improve the accuracy of the sensor, the proposed design also has high sensitivity, because when the plate is bent and, therefore, in bridges, large mechanical stresses arise. Due to the fact that the thickness of the bridges can be chosen to be very small, but not less than the thickness corresponding to the tensile strength of the material and the static stability of the bridges to compression, the stresses in them can be very large. Technologically, it is more convenient to make jumpers shifted to the same 12 (S230S

BOM направлении. Поэтому на практике могут быть исполь ованы оба варианта конструкции устройства в зависимости от конкретной ситуации.BOM direction. Therefore, in practice, both versions of the device can be used depending on the specific situation.

По сравнению с известным предлагаемое техническое решение позвол ет повысить точность и чувствительность датчика практически на пор док.Compared with the known, the proposed technical solution makes it possible to increase the accuracy and sensitivity of the sensor by almost an order of magnitude.

/-// - /

6-66-6

фиг. 2FIG. 2

vv

JJ

f(f (

л )Лl) l

ifif

V V

фиг.Зfig.Z

фиг Лfig L

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЙ, содержащее пьезоэлектрическую пластину с перемычками, на кото рые нанесены электроды, соединенные с измерительной схемой, о т л и чающееся тем, что, с целью повьппения чувствительности, перемычки имеют форму утоньшенных участков пластины, образованных углублением, выполненным в ней так, что толщина перемычек не превышает половины толщины пластины, причем перемычки смещены одна относительно другой в плоскости пластины, а также по толщине относительно средней плоскости пластины на расстояние, не менее половины толщины перемычки.1. DEVICE FOR MEASURING EFFORTS, containing a piezoelectric plate with jumpers, on which electrodes are applied, connected to the measuring circuit, which consists in the fact that, in order to increase the sensitivity, the jumpers are in the form of thinned sections of the plate formed by a recess made in so that the thickness of the jumpers does not exceed half the thickness of the plate, and the jumpers are offset one relative to the other in the plane of the plate, and also in thickness relative to the middle plane of the plate by a distance of not less than than half the thickness of the webs. 2. Устройство поп.1,отли-. чающееся тем, что перемычки смещены по толщине относительно средней плоскости в противоположных направлениях.2. The device pop. 1, excellent. characterized in that the jumpers are offset in thickness relative to the middle plane in opposite directions.
SU823508670A 1982-11-04 1982-11-04 Force measuring device SU1262308A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823508670A SU1262308A1 (en) 1982-11-04 1982-11-04 Force measuring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823508670A SU1262308A1 (en) 1982-11-04 1982-11-04 Force measuring device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1262308A1 true SU1262308A1 (en) 1986-10-07

Family

ID=21034715

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU823508670A SU1262308A1 (en) 1982-11-04 1982-11-04 Force measuring device

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1262308A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2808101C1 (en) * 2023-06-29 2023-11-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ) Mechanical sensor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Малов В.В. Пьезорезонансные датчики. - М.: Энерги , 1978. 2. Авторское свидетельство СССР № 514212, кл. G 01 L 1/16, 16.05,75. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2808101C1 (en) * 2023-06-29 2023-11-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ) Mechanical sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4215570A (en) Miniature quartz resonator force transducer
US4479385A (en) Double resonator cantilever accelerometer
EP0161533B1 (en) resonator temperature transducer
US4467235A (en) Surface acoustic wave interferometer
GB1488155A (en) Acoustic surface wave oscillator force-sensing devices
US3505866A (en) Single tine digital force transducer
JPH0384467A (en) Accelerometer sensor with curved vibration beam
US4531073A (en) Piezoelectric crystal resonator with reduced impedance and sensitivity to change in humidity
SU1262308A1 (en) Force measuring device
US5265473A (en) Oscillator type accelerometer
JPS62194718A (en) Contour shear crystal resonator
KR900007111A (en) Longitudinal resonator
US20030000317A1 (en) Force transducer
SU1193462A1 (en) Arrangement for measuring thickness of metal shheet
SU979919A1 (en) Converter of pressure to electric signal
CN1162691C (en) Ultra-small resonance type quartz crystal wave temperature sensor having linear characteristics
SU847094A1 (en) Piezoelectric manometer
Gainon et al. Optical Observation of Elastic Resonances in NH4H2PO4
US4703657A (en) Gas pressure sensor
SU964488A1 (en) Frequency-type force tarnsducer
SU938069A1 (en) Force pickup
SU1054883A1 (en) Piezoelectric converter
SU514212A1 (en) Force measuring device
JPH07109970B2 (en) Structure of twin tuning fork type piezoelectric vibrator
SU756231A1 (en) Piezoelectric force transducer