SU648861A2

SU648861A2 - Diferential mechanical force transducer

Info

Publication number: SU648861A2
Application number: SU772542241A
Authority: SU
Inventors: Олег Николаевич Болховитинов; Вадим Иванович Кузнецов; Владимир Павлович Марфин; Феликс Зельманович Розенфельд; Вадим Викторович Меер; Александр Викторович Тараканов
Original assignee: Особое Конструкторское Бюро Вычислительной Техники; Рязанский Радиотехнический Институт; Предприятие П/Я А-1392
Priority date: 1977-11-04
Filing date: 1977-11-04
Publication date: 1979-02-25

Description

Изобретение относитс к измерительной технике, в частности к преобразовател м механических усилий в частоту резонанса, используемым преимущественно в измерител х усилий или давлений.The invention relates to a measurement technique, in particular, to a mechanical effort transducer to a resonance frequency, used primarily in force or pressure meters.

Из основного авт. св. № 558189 известен дифференциальный преобразователь механических усилий в частоту резонанса, преимущественно дл измерителей давлени или усили , содержащий упругое кольцо с укрепленными на его выступах чувствительными элементами, выполненными в виде идентичных пьезоэлектрических вибраторов со взаимно перпендикул рными силочувствительными ос ми. Требуемый при предельных усили х запас прочности крепежного соединени выступа с периферийной поверхностью вибратора пропорционален прот женности выступа, т. е. площади его контактной поверхности .From the main auth. St. No. 558189 is known a differential transducer of mechanical forces to a resonance frequency, mainly for pressure meters or forces, containing an elastic ring with sensitive elements mounted on its protrusions, made in the form of identical piezoelectric vibrators with mutually perpendicular force-sensitive axes. The margin of force required by the limiting forces of the fastening connection of the protrusion to the peripheral surface of the vibrator is proportional to the protrusion, i.e., the area of its contact surface.

Недостатком известной конструкции преобразовател вл етс снижение точности при расширении предела преобразуемых усилий , что обусловлено искажающим вли ни м тела прот женных выступов на пропорциональную трансформацию усилий между взаимно перпендикул рными силочувствительными ос ми вибратора. С увеличение.м нагрузок это искажающее вли ние растет и приводит к искривлению силочастотной характеристики.A disadvantage of the known converter design is a decrease in accuracy in expanding the limit of convertible forces, which is caused by the distorting effects of the body of extended protrusions on the proportional transformation of forces between the mutually perpendicular force-sensitive vibrator axes. With an increase in loadings, this distorting effect grows and leads to a distortion of the power-frequency characteristic.

Цель изобретени - увеличение точности при расширении предела преобразуемых усилий.The purpose of the invention is to increase accuracy while expanding the limit of convertible forces.

Это достигаетс тем, что в предлагаемом дифференциальном преобразователе механических усилий крепежные выступы выполнены в форме тавра с длиной основани не более толщины кольца.This is achieved by the fact that, in the proposed differential mechanical force converter, the fastening protrusions are made in the form of a brand with a base length not exceeding the thickness of the ring.

На чертеже изображен дифференциальный преобразователь механических усилий.The drawing shows a differential transducer mechanical forces.

Устройство содержит упругое кольцо 1, каждый из четырех крепежных выступов 2 5 которого выполнен в форме тарра, контактна поверхность которого соответствует форме пьезокварцевого вибратора 3 и в .данном случае изогнута по дуге окружности, ограниченной сектором а .The device contains an elastic ring 1, each of the four mounting protrusions 2 5 of which is made in the shape of a tarr, the contact surface of which corresponds to the shape of a piezoquartz vibrator 3 and in this case is bent along an arc of a circle bounded by sector a.

Эл-ектрическое подключение вибратора 3 к генераторной схеме осуществл етс путем присоединени к парам металлических обкладок 4, нанесенных на обе плоскости каждого вибратора. Толщина кольца обозначена А, а основани тавра - В (длина ), С (ширина), D (высота).The electrical connection of the vibrator 3 to the generator circuit is carried out by connecting to the pairs of metal plates 4 deposited on both planes of each vibrator. The thickness of the ring is marked A, and the bases of the brand are B (length), C (width), D (height).

Измер емое усилие прикладываетс непосредственно к упругому кольцу 1. При этом один из пьезоэлектрических вибраторов 3 сжимаетс вдоль силочувствительной оси, а другой - раст гиваетс , что приводитк увеличению резонансной частоты одного вибратора и к уменьшению резонансной частоты другого. Девиации частот обоих вибраторов строго пропорциональны, что при подключении к электронной схеме дифференциального типа дает линейную силочастотную характеристику. При расширении верхнего предела преобразуемого усили F выбор соотношени А:В практически не искривл ет распределени усилий в сечении основани тавра в широком диапазоне нагрузок и не нарушает пропорциональности девиации частот обоих вибраторов. В то же врем величина угла I. может быть выбрана желаемой в зависимости от способа креплени вибраторов к кольцу (клеевое или па ное к контактным площадкам на вибраторе, лолученным осаждением металлического сло ) и от предела пргилагаемого усили Гмакс . Ширину основани С выбирают в пределах (0,8;...,1) А в зависимости от высоты D и механических свойств материала кольца I.The measured force is applied directly to the elastic ring 1. In this case, one of the piezoelectric vibrators 3 is compressed along the force-sensitive axis, and the other is expanded, which leads to an increase in the resonant frequency of one vibrator and to a decrease in the resonant frequency of the other. The frequency deviations of both vibrators are strictly proportional, which, when connected to an electronic circuit of a differential type, gives a linear power-frequency characteristic. When expanding the upper limit of the transformed force F, the choice of the ratio A: B practically does not distort the distribution of efforts in the cross section of the base of the brand in a wide range of loads and does not violate the proportionality of the frequency deviation of the two vibrators. At the same time, the magnitude of the angle I. can be chosen as desired depending on the method of attaching vibrators to the ring (glue or solder to the contact pads on the vibrator received by deposition of the metal layer) and on the limit of the applied force Gmax. The width of the base C is chosen in the range of (0.8; ..., 1) A depending on the height D and the mechanical properties of the material of the ring I.

Такое выполнение крепежных выступов позвол ет достичь желаемого компромисса между точностью преобразовател и предельным усилием, в том числе при длительно действующих механических нагрузках.Such an embodiment of the fastening protrusions makes it possible to achieve the desired compromise between the accuracy of the converter and the limiting force, including under long-acting mechanical loads.

Claims

1. Differential mechanical force transducer according to ed. St. No. 558189,

characterized in that, in order to increase the accuracy in expanding the limit of convertible forces, the fastening protrusions in it are made in the form of a brand.

2. Mechanical force transducer according to claim 1, characterized in that the length of the base of the protrusions is chosen not to be greater than the thickness of the ring.