SU1631319A1 - Тензорезисторный датчик силы - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к силоиз- мерительной технике и предназначено дл  измерений сил, в том числе и знакопеременных . Цель изобретени  - повышение точности за счет уменьшени  нелинейности и повышени  идентичности характеристик при измерении знакопеременных сил. Цель достигает- ,с  тем, что несущее изгибаемое кольцо упругого элемента выполнено с меридиональным сечением, обладающим равенством моментов инерции относительно центральных осей X и Y, при этом подрезисторные выступы расположены по разные стороны от центра т жести сечени  кольца. 1 ил. I (Л

Description

Изобретение относитс  к силоизме- рительной технике и предназначено дл  измерений сил, в том числе и знакопеременных .

Цель изобретени  - повышение точности .

На чертеже представлен датчик.

Упругий элемент датчика, будучи выполненным заодно целое, телом вращени , включает в себ  силовоспри- нимающую часть 1, силоввод щую цилиндрическую собственно оболочку 2,внутреннюю кольцевую полку 3, собственно кольцо 4, наружную кольцевую полку 5, опорную цилиндрическую оболочку с фланцем 6, поднезисторные высту- пы 7 и 8. Тензорезисторы 9 и 10 размещены на цилиндрических поверхност х поднезисторных выступов.

К корпусу 11 упругий элемент крепитс  жестко и от внешней среды его рабоча  зона герметизируетс  мембраной 1 2.

Датчик работает следующим образом.

При измерении сжимающих усилий, кольцо нагружаетс  активным осевым усилием, распределенным по диаметру d, и реактивным осевым усилием,распределенным по диаметру d. Кольцо 4 изгибаетс  что обуславливает поворот левой части меридионального сечени  по часовой стрелке, а правой - наоборот . При этом тензорёзисторы 9, размещенные на поднезисторном выступе 7, испытывают деформацию сжати , а тензореэисторы 10, размещенные на 1подрезисторном выступе 8, - деформа- .цию раст жени , что позвол ет реали0 ССГ

СО

Ј

зовать схему моста с четырьм  активными тензорезисторами.

При измерении раст гивающего усили  все знаки перемещений и деформаций мен ютс . Коэффициент передачи датчика с таким упругим элементом, с достаточной дл  практических целей точностью, можно определить по зависимости

К F

V . F,

- измер емое усили ;

- д -К-S (d6 - d2)l.hTJ/RT-;

где К1 - константа; S - коэффициент тензочувствительности материала тен- зорезисторов; пт:и RTJ - соответственно рассто ние от срединной плоскости кольца до j-ro тенэорезистора и радиус цилиндрической поверхности под j-м тензорезистором; Ск - коэффициент жесткости изгибаемого кольца .

Дл  минимизации нелинейности необходимо , чтобы

V(gO const

(3)

а дл  обеспечени  идентичности характеристик при изменении знака измер емого усили  необходимо,чтобы

.V(+cO - V(-tf), (4)

где ОС oi(F) - угол поворота меридионального сечени  изгибаемого кольца , включающего условно-составные части 3,4,5,6 и 8.

Ввиду малости угла (X , параметры в числителе зависимости (2) мож- но прин ть независимыми от об .

При этом услови  (3) и (5) будут выполн тьс , если

С„(+бО СК(-К) const.

(5)

и V г (л/ к

Коэффициент жесткости кольца определ етс  зависимостью

Е

RK

1А

(6)

где Е - модуль Юнга материала упругого элемента; RK радиус центра

16313194

т же, и меридионального сечени  кольца; Ix - осевой момент инерции меридионального сечени  кольца.

Так как изгиб кольца практически

не измен ет RK, то геометрическа  нелинейность пр мо пропорциональна изменению момента инерции меридионального сечени  ввиду его поворота на угол об . Известно, что значение осевого момента инерции сечени , повернутого на угол ф6 определ етс  зависимостью I

5

0

5

0

5

0

5

0

I2.2

1 cos Oi + ly sin 0Ј,

Iv I

из которой следует, что при при любом значении будет I Ј 1, , что и требуетс  дл  выполнени  услови  (5).

Так как смещение поднезисторного выступа на соответствующем торце кольца в противоположную сторону смещению кольцевой полки от центра т жести сечени  способствует выравниванию значений 1 и Iu, т.е. этот путь к обеспечению услови  (5)  вл етс  наиболее эффективным.

Предлагаемый датчик обеспечивает уменьшение нелинейности и повышение идентичности его характеристик при измерении сил противоположной направленности .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Тензорезисторный датчик силы, содержащий корпус, соединенный с упругим элементом, выполненным в виде кольца заодно целое с внутренней и наружной кольцевыми полками и цилиндрическими опорной и силоввод щей оболочками, причем на торцовых поверхност х кольца выполнены подрезистор- ные выступы с размещенными на них тензореэисторами, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, моменты инерции кольца в его меридиональном сечении относительно центральных осей, одна из которых параллельна линии действи  измер емой силы, равны, при этом подре- зисторные выступы расположены по разные стороны от этой же оси.

   / 2795 / I / /

   3 Ч В Ю

   б 11