SU1392399A2 - Тензорезисторный преобразователь - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и м.б. использовано дл  измерени  усилий, давлений. Б кольце 1 заключена мембрана 2, восприним1ающа  измер емое быстромен ющеес  давление. Под воздействием раз-, биваемого мембраной 2 усили  стойки в виде пар гибких перемычек 3 и 4 начинают совершать изгибные колебани , вызыва  изменение электрического сопротивлени  тензорезисторов 8. Выполнение геометрических размеров и массы стоек, размещенных с одной стороны от центральной оси преобразовател , в соответствии с соотношением hy,/h,, где h,h,,l,,l2 - толщина и длина гибких перемычек; m ,m j - масса стоек, позвол ет повысить точность измерений в услови х динамического нагружени . 4 ил.

Description

(Л

PU8. 1

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени , например, усилий , давлений.

Целью изобретени   вл етс  улучшение динамических характеристик преобразовател  при измерении быстромен ющихс  входных величин.

На фиг,1 представлено конструктивное выполнение тензорезисторного преобразовател ; на фиг.2 - зависимость перерегулировани  6 от отношени  частот упругих звеньев; на фиг.З - зависимость времени реакции преобразова- тел  tp от отношени  частот свободных колебаний упругих звеньев; на фиг.4- зависимость времени -нарастани  преоб

разовател  t., от R.

Преобразователь содержит кольцо 1 с заключенной в нем мембраной 2 и гибкие перемычки 3 и 4, которые имеют утолщени  5 и 6 соответственно. На этих утолщени х закреплены изол торы 7, вокруг которых намотаны проволоч ные тензорезисторы 8. Через h, 1 обозначены толщина и длина перемычек 3, а через h/i, 1 - толщина и длина перемычек 4.

Рассматривают стойку, образованную: парой гибких перемычек с уплотнением, как инерционную массу на двух плоских параллельных пружинах:

Wlf 35 и. - частота свободных колебаний; Е. - модуль упругости; Ij - момент инерции; Ij - длина; т- - масса стойки из группы;

i 1,2.

Момент инерции стойки определ етс  формуле

45

40

ЬЬЗ

ТГ

(2)

где b,h - ширина и толщина перемычек,

образующих стойку.

Полага , что в преобразователе перемычки выполнены из одного материала, а также имеют одинаковую ширину, получают

1i5I . (Т,-)

/

режиме работает следующим образом.

Измер емое быстромен ющеес  давление Р воздействует на мембрану, вызыва  ее поперечные колебани . Усилие, развиваемое мембраной, передаетс  стойкам, вследствие чего стойки начинают совершать изгибные колебани . Изгибные колебани  стоек вызывают

50

. тЛ,

Обозначают через R отношение час- продольные колебани  тензорезисторов, тоты свободных колебаний произвольной вследствие чего измен етс  пропорцио- стойки из второй группы к частоте кально измен емому быстромен ющемус  свободных колебаний произвольной давлению Р электрическое сопротивле- стойки из первой группы

ние тензорезисторов,

«)(

р - «J:

-, (4)

Так как все стойки, принадлежащие к одной из групп, идентичны между собой , то они имеют одинаковые частоты свободньк колебаний. Перва  группа стоек - первое упругое звено, а втора  группа стоек - второе упругое

0 ° 5

U4.

(5)

0

5

0

5

Провед  р д математических преобразований , получают выражение

Ь 1 т,

ii Tf m

Таким образом,в правой части формулы (5) стоит квадрат соотношений частот свободных колебаний упругих звеньев. Поэтому при выполнении соотношени  (5) частота второго упругого звена в два раза больше частоты свободных колебаний первого упругого звена.

Стойка, состо ща  из перемычек 3 с утолщением 5, имеет массу т,, а стойка, состо ща  из перемычек 4 с утолщением 6 - массу т. Соответствующие толщины, длины и массы выбираютс  так, чтобы выполн лось равенство

4 .

1 mj

На фиг.1 показан случай, при котором , 1 1, а масса стойки, состо щей из перемычек 4 и утолщени  6, в четыре раза меньше массы стойки, состо щей из перемычек 3 и утолщени  5.

Дл  этого в утолщении 6 выполнено отверстие. Частота свободных колебаний стойки, состо щей из перемычек 4 с утолщением 6, в дна раза больше, чем соответствующа  частота стойки, состо щей из перемычек 3 и утолще ни  5. I 5 Преобразователь в динамическом

режиме работает следующим образом.

Измер емое быстромен ющеес  давление Р воздействует на мембрану, вызыва  ее поперечные колебани . Усилие, развиваемое мембраной, передаетс  стойкам, вследствие чего стойки начинают совершать изгибные колебани . Изгибные колебани  стоек вызывают

0

0

продольные колебани  вследствие чего изме кально измен емому б давлению Р электриче

ние тензорезисторов,

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Тензорезисторный преобразователь по авт. св. № 838443, о т л и ч а ю - щ и и с   тем, что, с целью повыше- ни  точности измерени  в услови х динамического нагружени , геометрические размеры и массы стоек, принадлежащих к группам перемычек, размещенных с одной стороны от центральной оси преобразовател , выбраны из соотношени 

   5 1 т

   ЬЗ

   1,

   га

   h,h, ,1 и 1, - толщина и длина соответственно гибких перемычек, относ щихс  к соответствующим группам;

   т.

   и т/, - масса стоек.

   г 3

   Фив. 3

   5 R