SU954799A1 - Струнный преобразователь дл измерени механических величин - Google Patents

Description

(54) СТРУННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

1

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  различных механических величин (перемещение, давление, сила и т. п.) с получением выходной информации в виде частотно-модулированных электрических сигналов.

Известен струнный дифференциальный преобразователь дл  измерени  механических величин, содержащий две струны, установленные параллельно оси преобразовател  магнитную систему, охватывающую эти струны , упругий элемент, узел креплени  струн и измерительный наконечник, жестко св занный с этим узлом 1.

Недостатком преобразовател   вл етс  отсутствие конструктивных элементов, обеспечивающих требуемую силу нат жени  упругого элемента и регулировку начальных частот колебаний струн, что затрудн ет сборку и юстировку преобразовател .

Наиболее близким по техническим рещени м к изобретению  вл етс  струнный преобразователь дл  измерени  механических величин, имеющий центральное отверстие, закрепленный внутри-стакана цилиндрический щток, выполненный в виде оправки с

Claims (2)

1. продольными противолежащими пазами и смонтированными на ней с возможностью перемещени  вдоль пазов двум  стойками (ползушками), упругий элемент, выполненный в виде плоской пружины, установленной с возможностью перемещени  относительно щтока, включенные в цепь электрического тока две струн| 1 и охватывающую их магнитную систему, жестко св занный с упругим элементом узел креплени , выполненный в виде коромысла с опорными площадками дл  заделки одного из концов каждой струны, противоположные концы которых прикреплены к стойкам, при регулировании положени  которых измен етс  нат жение струн, и измерительный наконеч15 ник, выступающий из крышки через отверсти  в ней и жестко св занный своим противоположным концом с узлом креплени  2. Недостатком известного преобразовател   вл етс  ограниченна  точность преобразовани  механических величин, преобразуемых в перемещение измерительного наконечника , .обусловленна  тем, что в процессе измерений наконечник перемещаетс  по радиусу , т. е. под углом к продольной оси преобразовател  (нарущаетс  принцип Аббе). а также и температурной нестабильностью преобразовател  из-за неравномерного прогрева плеч узла креплени  - коромысла и струн дифференциального преобразовател . Параллельное оси размещение обеих струн преобразовател  увеличивает его габаритные размеры по поперечной оси. Цель изобретени  - повышение точности преобразовани  и уменьшение поперечных размеров преобразовател . Дл  достижени  поставленной цели в струнном преобразователе дл  измерени  механических величин, содержащем корпус, выполненный в виде стакана с крыщкой, имеющей центральное отверстие, закрепленный внутри стакана цилиндрический щток со смонтированными на нем с.возможностью перемещени  стойками, упругий элемент, установленный с возможностью перемещени  относительно щтока, включенные в цепь электрического тока две струны и охватывающую их магнитную систему, жестко св занный с упругим элементом узел креплени  с опорными площадками дл  заделки одного из концов каждой струны, противоположные концы которых прикреплены к стойкам, и измерительный наконечник, выступающий из крышки через отверстие в ней и жестко св занный своим противоположным концом с узлом креплени , цилиндрический шток выполнен в виде двух втулок со сквозным поперечным пазом в их центральной части, глубина которого превышает половину диаметра втулки, упругий элемент выполнен в виде двух мембран, установленных у внутренних торцов втулок, узел креплени  выполнен в виде V-образного кронштейна , а обе струны расположены по продольной оси преобразовател . На фиг. 1 представлен преобразователь, поперечный разрез; на фиг. 2 - преобразователь со сн тым корпусом, вид сверху. Струнный преобразователь содержит цилиндрический корпус 1 с крыщкой 2, имеющей сквозное отверстие, через которое выетупает конец измерительного наконечника 3. Имеетс  также шток, выполненный в виде двух втулок 4 и 5, две мембраны 6 и 7, установленные в торцовых расточках втулок и защемленные по своему внешнему контуру. Эти мембраны могут быть как плоскими, так и гофрированными и имеют в центральной части отверстие. Узел креплени  струн и измерительного наконечника преобразовател  выполнен в виде кронштейна 8 О-образной формы, имеющего на концах, вход щих в отверсти  мембран 6 и 7, резьбу. Кронштейн крепитс  к мембране 7 с помощью гайки 9, а к мембране 6 - с помощью измерительного наконечника 3, имеющего на- этом конце внутреннюю резьбу. На оси симметрии преобразовател  размещены струны 10 и 11, одни концы которых закреплены накладкой 12 на опорной площадке 13 кронштейна 8, наход щейс  на его середине. Противоположные концы струн 10 и 11 прикреплены к стойкам 14 с помощью накладок 15. Сами стоки прикреплены винтами 16 к втулкам 4 и 5 внутри их поперечных пазов с возможностью регулировани  их положени  вдоль продольной оси преобразовател  благодар  наличию пр моугольных пазов в стенках втулок. Выступ 17 кронштейна и два регулируемых упора 18, между которыми он расположен, служат дл  предохранени  струн от обрыва при перемещени х измерительного наконечника 3, превышающих предел измерени . Магнитна  система преобразовател  выполнена в виде посто нных магнитов 19, охватывающих струны 10 и 11. Струны включены в цепь электрического тока посредством щтырей 20 и 21, электрически изолированных от корпуса 1 втулками 22, и щтыр  23, соединенного с корпусом. Соответственно, опорна  площадка 13 кронщтейна, к которой прикреплены одни концы струн, электрически соединена с корпусом, а стойки 14, к которым прикреплены противоположные концы струн, электрически изолированы от втулок 4 и 5 и электрически св заны со щтыр ми 20 и 21. Струнный преобразователь работает следующим образом. Перед началом измерений кронщтейн 8 с прикрепленным к нему измерительным наконечником 3 устанавливают в среднее положение и фиксируют посредством регулируемых упоров 18. Далее перемещают стойки 14 вдоль стенок пр моугольных пазов втулок 4 и 5 с целью регулировани  начального нат жени  (т. е., соответственно, и начальных частот) струн 10 и 11, использу  дл  этого показани  отсчетно-регистрирующего блока (не показан), присоединенного к штыр м 20, 21 и 23. Затем между выступом 17 кронщтейна 8 и регулируемыми упорами 18 выставл ют определенные зазоры, ограничивающие предельные пере .мещени  измерительного наконечника 3. В процессе измерени  перемещений измерительный наконечник 3 смещаетс  вдоль продольной оси корпуса 1 преобразовател . Соответственно, на такую же величину смещаетс  и кронштейн 8 с опорной площадкой 13, что приводит к изменению упругих деформаций струн 10 и И. Приращени  упругих деформаций этих струн будут иметь разные знаки, вследствие чего частота колебаний одной из струн возрастет, а второй - уменьшитс . Отсчетно-регистрирующий блок зарегистрирует это изменение. В качестве отсчетного блока может быть использован, например, стандартный электронно-счетный частотомер, который может работать в режиме измерени  частот струн, отношени  частот струн или периодов колебаний струн. Режим работы частотомера выбираетс  в соответствии с требуемым быстродействием преобразовател . Изменение показаний на цифровом табло отсчетно-регистрирующего блока (частотомера ) будет линейно св зано с перемещением измерительного наконечника 3. С целью линеаризации функции преобразовани  струнного преобразовател  начальные частоты струн Ш и 11 должны иметь вполне определенные значени , определ емые режимом работы отсчетно-регистрирующего блока. Например, при измерении разности частот струн их начальные частоты должны быть равными; при измерении отношени  частот струн их начальные частоты должны иметь бтношение tgi / 02 равные начальные частоты и длинь1, удовлетвор ющие .соотношению VS и т. д. Благодар  тому, что обе струны преобразовател  размещены по его продольной оси, а направление измер емого входного перемещени  и измерительного наконечника также совпадают с продольной осью симметрии преобразовател  (причем благодар  мембранной подвескеобеспечиваетс  стро-. го поступательное перемещение измерительного наконечника, кронштейна и концов струн, воспринимающих измер емое перемещение ), повыщаетс  точность преобразовани  перемещений за счет устранени  систематической погрешности нелинейности (соблюдением принципа Аббе) и повышени  температурной стабильности нул  даже при неравномерном одностороннем прогреве корпуса . Одновременно уменьшаютс  поперечные размеры струнного преобразовател . Формула изобретени  Струнный .преобразователь дл  измерени  механических величин, содержащий корпус , выполненный в виде стакана с крышкой , имеющей центральное отверстие, закрепленный внутри стакана цилиндрический шток с смонтированными на нем с возможностью перемещени  стойками, упругий элемент , установленный с возможностью перемещени  относительно щтока, включенные в цепь электрического тока две струны и охватывающую их магнитную систему, жестко св занный с упругим элементом узел креплени  с опорными площадками дл  заделки одного из концов каждой струнь, противоположные концы которых прикреплены к стойкам, и измерительный наконечник, выступающий из крышки через отверсти  в ней и жестко св занный своим противоположным концом с узлом креплени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности преобразовани  и уменьшени  поперечных размеров преобразовател , цилиндрический шток выполнен в виде.двух втулок со сквозным поперечным пазом в их центральной части, глубина которого превышает половину диаметра втулки, упругий элемент выполнен в виде двух мембран, установленных у внутренних торцов втулок, узел креплени  выполнен в виде U-образного кронщтейна, обе струны расположены по продольной осипреобразовател . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 356448, кл. G 01 В 7/02, 1972.
2. 2.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2850418/18-28, кл. G 01 В 7/02, 1979 (прототип).

   14 f6 15 fgf g

   (раг.2