SU581393A1

SU581393A1 - Device for measuring forces

Info

Publication number: SU581393A1
Application number: SU7602307239A
Authority: SU
Inventors: Адольф Иванович Трофимов; Валерий Витальевич Попов
Priority date: 1976-01-04
Filing date: 1976-01-04
Publication date: 1977-11-25

Description

1one

Изобретение относитс к области . силоизмерительной техники и может быть использовано дл измерени преимущественно статических усилий или давлений.The invention relates to the field. load measuring technology and can be used to measure mainly static forces or pressures.

Известные устройства дл измерени статических усилий нлн давленнй, содержащне пьезоэлемент с двум системами электродов, к одной из которых подключен генератор электрических колебаний, а к другой измерительный прибор, не обеспечнвают требуемой точностн н днапазона измерени (1).The known devices for measuring static forces of pressure, containing a piezoelectric element with two systems of electrodes, one of which is connected to an oscillator, and the other measuring device, do not provide the required accuracy of the measurement range (1).

Наиболее близким потехнической сущности к предлагаемому изобретению вл етс устройство дл измеренн усилий, содержащее пьезоэлемент с электродами, генератор электрическнх колебаний, нзмерительный прибор и силопередающие элементы в виде накладок, через которые усилие прикладываетс к пьезоэлемеиту (2).The closest technical entity to the present invention is a device for measured forces, comprising a piezoelectric element with electrodes, an oscillator of electrical oscillations, a measuring device and power-supply elements in the form of plates, through which force is applied to the piezoelemiteite (2).

Однако эти устройства не обладают требуемой точностью измерени , так как площади соприкосновени поверхностей пьезоэлемента и силопередающих элементов измен ютс из-за случайных трений на границах кг нтакта. Кроме того, диапазон измер емых усилий этого устройства ограничен в области больших усилий и определ етс размерами пьезоэлемента.However, these devices do not have the required accuracy of measurement, since the areas of contact between the surfaces of the piezoelectric element and the force-transmitting elements change due to random friction at the boundaries of kg per stroke. In addition, the range of measurable forces of this device is limited in the area of high forces and is determined by the size of the piezoelectric element.

Целью изобретени , вл етс повышение точности измерений и расширенне днаиазона из-, мер емых усилий.The aim of the invention is to improve the measurement accuracy and expand the effective working range.

Достигаетс это тем, что в него введен резонатор , выполненный в виде стакана н размещенный своими торцами между снлопередающимн элементамн, а пьезоэлемент жестко св зан с торцовой поверхностью резо11атора.This is achieved by introducing a resonator in it, made in the form of a glass and placed at its ends between the transmitting elements, and the piezoelectric element is rigidly connected with the end surface of the resistor.

На чертеже изображено предлагаемое устройство дл измерени уснлнй.The drawing shows the proposed device for measuring instruments.

Устройство содержит пьезоэлемент I с электродамн , резонатор 2, выполненный в внде стакана, на торцовой поверхности которого жестко закреплен пьезоэлемент . Резонатор 2 установлен между силопередающнми элементамн 3 и 4, конструкцн которых определ етс конкретным применением данного устройства. Генератор 5 электрических колебаний и измерительный прибор 6 соединен с соответствующими электродами пьезоэлемента I.The device contains a piezoelectric element I with electrodes, a resonator 2, made in a vnde glass, on the end surface of which a piezoelectric element is rigidly fixed. A resonator 2 is installed between the power transmitting elements 3 and 4, the design of which is determined by the specific application of this device. The generator 5 electrical oscillations and the measuring device 6 is connected to the corresponding electrodes of the piezoelectric element I.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Генератор 5 электрических колебаний, подключенный к электродам пьезоэлемента 1, возбуждает в нем механические колебани на резонансной частоте, что вызывает по вление разности потенциалов на электродах, соединенных с измерительным прибором 6. При воабуждении в стенках резонатора 2, изготовленно .го из пьезопассивного материала, образуютс сто чие волны, а так как возбуждение производитс на резонансной частоте, акустические потери колеблющегос пьезоэлемента будут максимальными , что соответствует максимальному выходному сигналу.An oscillator 5 of electrical oscillations connected to the electrodes of the piezoelectric element 1 excites mechanical oscillations at the resonant frequency in it, which causes the appearance of potential differences on the electrodes connected to the measuring device 6. When it is generated in the walls of the resonator 2, it is made of piezopassive material standing waves, and since the excitation is carried out at the resonant frequency, the acoustic losses of the oscillating piezoelectric element will be maximum, which corresponds to the maximum output signal.

При действии измер емого усили , сжимающего резонатор 2, через силопередающие элементы 3 и 4 по образующей в резонаторе 2 возникают механические напр жени , измен ю щие параметры резонатора, в том числе и мо-, дуль упругости, а следовательно, и скорость распространени звука. Изменение параметров резонатора 2 пpивoдиt к увеличению акустических потерь и к нарушению резонансного режима колебаний, что вызывает уменьшение выходного сигнала пьезоэлемента 1, который фиксируетс измерительным прибором 6.Under the action of the measured force, which compresses the resonator 2, through the power-transmitting elements 3 and 4, mechanical stresses arise in the resonator 2, which change the parameters of the resonator, including the modulus, elasticity, and hence the speed of sound. The change in the parameters of the resonator 2 leads to an increase in acoustic losses and to a disturbance of the resonant oscillation mode, which causes a decrease in the output signal of the piezoelectric element 1, which is detected by the measuring device 6.

Таким образом, в предлагаемом устройстве пьезоэлемент не подвергаетс действию измер емого усили , а следовательно, не измен етс площадь контакта поверхности пьезоэлемента с силопередающими элементами и не про вл ютс нелинейные эффекты, обусловленныеThus, in the proposed device, the piezoelectric element is not exposed to the action of the measured force, and consequently, the contact area of the piezoelectric element surface with the power-transmitting elements does not change and non-linear effects caused by

механическими напр жени ми в нет, что приводит к увеличению точности измерени .there is no mechanical stress, which leads to an increase in the measurement accuracy.

. Диапазон измерени определ етс в предлагаемом устройстве геометрическими размерами , толщиной используемого резонатора и может быть значительно расширен в области боль ших усилий.. The measurement range is determined in the proposed device by the geometrical dimensions, the thickness of the resonator used and can be significantly expanded in the field of high stresses.

Форлгула изобретени Forlgula invention

Устройство дл измерени усилий, содержащее генератор электрических колебаний, пьезоэлемент с электродами, силопередающие элементы и измерительный прибор, отличающеес тем, что, с целью повышени точности измерени и расширени диапазона измер емых усилий, в него введен резонатор, выполненный в виде стакана и размещенного своими торцами между силопередающими элементами , а пьезоэлемент жестко св зан с торцовой поверхностью резонатора.A device for measuring forces containing an oscillator, a piezoelectric element with electrodes, transmitters, and a measuring device, characterized in that, in order to improve the accuracy of measurement and expand the range of measured forces, a resonator made in the form of a glass and placed with its ends is introduced into it between the power-transmitting elements, and the piezoelectric element is rigidly connected to the end surface of the resonator.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе:Sources of information taken into account in the examination:

1. Авторское свидетельство СССР № 315963, кл. Q 6J L 1/16, 1971.1. USSR author's certificate No. 315963, cl. Q 6J L 1/16, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР № 387233. кл. G 01 L , 1974.2. USSR author's certificate number 387233. class. G 01 L, 1974.