SU964488A1 - Frequency-type force tarnsducer - Google Patents

Frequency-type force tarnsducer Download PDF

Info

Publication number
SU964488A1
SU964488A1 SU782674344A SU2674344A SU964488A1 SU 964488 A1 SU964488 A1 SU 964488A1 SU 782674344 A SU782674344 A SU 782674344A SU 2674344 A SU2674344 A SU 2674344A SU 964488 A1 SU964488 A1 SU 964488A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
plate
force
frequency
oscillation
oscillations
Prior art date
Application number
SU782674344A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Карлович Тараненко
Original Assignee
Днепропетровский химико-технологический институт им.Ф.Э.Дзержинского
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Днепропетровский химико-технологический институт им.Ф.Э.Дзержинского filed Critical Днепропетровский химико-технологический институт им.Ф.Э.Дзержинского
Priority to SU782674344A priority Critical patent/SU964488A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU964488A1 publication Critical patent/SU964488A1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

(54) ЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СИЛЫ(54) FREQUENCY POWER CONVERTER

. . 1 .. Изобретение относитс  к измерительной техн ке и может найти применение в силоизмерительных устройствах. Известен частотный преобразователь силы содержащий два .резонатора, состо щих Из параллельных пр моугольных пластин, концы которых соединены попарно перемычками при зтом оба резонатора соединены попарно концами и согнуты в плоскости параллельной пластинам 1. Недостатком преобразовател   вл етс  низка  точность измерени  при измеиении теьспературы окружающей средьг и самого преобразовател  и чувствительность к неизмер емым составл ющим усили , а также нелинейность характеристики. Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  частотный преo6jpa30BaTenb , содержащий силопередающие элементы и четыре параллельно и симмет-. рично расположенные упругие пластины, кажда из которых снабжена системой возбуждени  и съема колебаний в двух взаимно перпендикул рных плоскост х 2. Недостатком итого преобразовател   вл етс  то, что при такой схеме возбуждени  и съема колебаний не может бь1ть получена компенсаци  температурной погреишости и линеариза- дн  характеристики преобразовател ,а также, чувствительность преобразовател  к изгибающим моментам силы, действующим на упругне пластины преобразовател . Цель изобретени  - повыщение точности измерени . Указанна  цель дости етс  тем, что в преобразователе обмотки возбуждени  и съема . колебаний в вертикальной плоскости включены соответственно на выход н вход Первого усилител  автогенератора, а обмоткн возбуждени  и съема колебаний в горизонтальной плоскости включены соответственно на выход и вход второго уснлител  автогенератора, а выходы усилител  включены в дифференциальную схему, при зтом концы упругих пластин соеди-. ненм с силопередающими элементами через фильтр пробку и одноплоскостной щарнир. 3964488 На фиг. 1 изображен частотный преобразователь с злектрической блок-схемой, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Частотный преобразователь силы содержит четыре пр моугольных пластины 1-4, расположенные параллельно. друг другу и симметрично относительно плоскостей XOZ и ХОУ параллельных смежных гран м пластины. Пластины приварены концами к торцам фильтровпробок 5, на других концах которых расположены элементы 6 (одноплоскостные шарниры ) дл  защиты от изгибающих нагрузок. Дл  возбуждени  колебаний пластин служат электромагнитные системы съема 7 и возбуждени  8, включенные в цепь усилителей 9 и 10 по автогенераторной схеме, выходы усилителей подключены к смесителю 11 частот, выход которого подсоединен к частотомеру 12. Электромагнитные системы возбуждени  и съема колебаний укреплены к торцам фильтров-пробок с помощью стоек 13. Расположение и включение обмоток системы возбуждени  аналогичны (см. фиг. 2). Две обмотки 14 и 15 возбуждени  (съема) колебаний двух пар пластин, лежащих в парал-. лельных плоскост х, включены последовательно и подключены на выход (вход) усилител  9 (10), а обмотки 16 и 17 также включень последовательно и подключены на выход (вход) усилител  10(9). Частотный преобразователь силы работает следующим образом. При ненагруженном преобразователе начальный импульс, возникающий при включении с выходов усилителей 9 и 10 поступает в электромагнитную систему 8, возбуждени  колебаний, котора  заставл ет колебатьс  пластины 1-4 через каждые полпериода, как показано стрелками. Колебани  пластин в двух плоскост х с частотой: foi в одной плоскости да  пар пластин 1-4 и fo2 в другой дл  пар пластин 1, 4, 2 и 3, восприн тые системой 7 съема колебаний, усиливаетс  в усилител х 9 и 10 соответственно и вновь подаютс  в системы 8 возбуждени  колебаний. Возникающие таким образом автоколебани  в цепи усилителей 9 и 10 цмеют частоты foj и f,)2, близкие к собственным частотам пластин, , вследствии высокой добротности колебательной системы, обусловленной малой амплитудой колебани  места закреплени  пластин вследствии взаимной компенсации реакчч%   . . 1 .. The invention relates to a measuring technique and can be used in force-measuring devices. A frequency power converter is known which contains two resonators consisting of parallel rectangular plates, the ends of which are connected in pairs by bridges, and both resonators are connected in pairs by ends and bent in the plane of parallel plates 1. The disadvantage of the converter is low measurement accuracy when measuring the temperature of the surrounding environment. the transducer itself and sensitivity to unmeasurable force components, as well as non-linearity of the characteristic. The closest to the invention to the technical essence is the frequency conversion of 6Jpa30BaTenb, containing force-transmitting elements and four in parallel and symmett-. resiliently placed elastic plates, each of which is equipped with a system of excitation and removal of oscillations in two mutually perpendicular planes 2. A disadvantage of the total converter is that with such a scheme of excitation and removal of oscillations, temperature compensation and linearization of the characteristics cannot be obtained the transducer, as well as the sensitivity of the transducer to the bending moments of the force acting on the elastic plate of the transducer. The purpose of the invention is to increase the measurement accuracy. This goal is achieved by the fact that in the converter there are windings for excitation and removal. oscillations in the vertical plane are included respectively at the output n of the First amplifier of the autogenerator, and the windings of excitation and pickup of vibrations in the horizontal plane are included respectively at the output and input of the second autogenerator, and the outputs of the amplifier are included in the differential circuit, with the ends of the elastic plates connecting. not with power-transmitting elements through the filter tube and the one-plane hinge. 3964488 FIG. 1 shows a frequency converter with an electrical block diagram, a general view; in fig. 2 shows section A-A in FIG. 1. The frequency converter power comprises four rectangular plates 1-4 arranged in parallel. each other and symmetrically with respect to the XOZ and HOA planes of parallel adjacent faces of the plate. The plates are welded ends to the ends of the filter plugs 5, at the other ends of which there are elements 6 (single-plane hinges) for protection against bending loads. Electromagnetic removal systems 7 and excitations 8, included in the circuit of amplifiers 9 and 10 according to the autogenerator circuit, serve to excite plate oscillations. The outputs of the amplifiers are connected to frequency mixer 11, the output of which is connected to the frequency meter 12. Electromagnetic systems of excitation and vibration pickup are fixed to the ends of filters stoppers with the help of racks 13. Location and inclusion of the windings of the excitation system are similar (see Fig. 2). Two windings 14 and 15 of the excitation (removal) of oscillations of two pairs of plates lying in parallel. planes are connected in series and connected to the output (input) of amplifier 9 (10), and windings 16 and 17 are also connected in series and connected to the output (input) of amplifier 10 (9). Frequency converter power works as follows. When the converter is unloaded, the initial impulse that occurs when the amplifiers 9 and 10 are turned on is fed to the electromagnetic system 8, the excitation of oscillations that causes plates 1-4 to oscillate every half-period, as indicated by the arrows. Plate oscillations in two planes with a frequency: foi in one plane and pairs of plates 1-4 and fo2 in the other for pairs of plates 1, 4, 2 and 3, perceived by the vibration pickup system 7, are amplified in amplifiers 9 and 10, respectively, and re-supplied to oscillation systems 8. The self-oscillations thus generated in the circuit of amplifiers 9 and 10 contain frequencies foj and f,) 2 close to the natural frequencies of the plates, due to the high quality factor of the oscillatory system, due to the small amplitude oscillations of the place of fixing the plates due to the mutual compensation of reactive%

)) ))

Сопоставл   выражение (В) и выражение (1) или (2) после подстановки в него формул ции ее к стин Ра теле 5 и (2 Пр 11 п турно fo2, турой разме ютс  b h Р Ё где t a ag 50 После формCompared the expression (B) and the expression (1) or (2) after substituting into it the formula of it to Stan Pa 5 and (2 Ex 11 right fo2, the round is placed b h P Ё where t a ag 50 After the forms

Claims (2)

(4) - (7) и дифференцировани  указанных выражений можно видеть, что каждой пластины в двух плоскост х олебаний. Начальные частоты колебаний плаfoi и foi определ ютс  соотношени ми -т У - посто нна , определ ема  , формой колебаний пластины; Е - модуль упругости материала пластины; М - масса пластины; - длина пластины; статический момент инерции поперечного сечени  в плоскости колебаний XOZ; - статический момент инерцри поперечного сечени  в плоскости колебаний пластины ХОУ; - ширина пластины; п - толщина пластины. зностна  частота, выдел ема  в смесиИ , определ етс  с учетом формул (1) ) из соотношени  г ., дг.,11°21(Ь-Ъ). Еоп 11 (3) -137 и вычитании частот f о i и f о 2 в смесителе оисходит частична  компенсаци  темперай нестабильности начальных частот foi и котора  вызвана изменением с темперамодул  упругости и геометрических ров пластин b и h, которые измен согласно соотношений Ьо(1 + at);(4) ho(l + at);-(5) 8b(l + at);(6) Eo(l + ),(7) - температура преобразовател ; , - коэффициент линейного расширени  пластины; , - температурный эффициент модул  упругости. подстановки уравнений (4) - (7) в улу (3) ПОЛУЧИМ дй , ад -эГ- at dt эГ Таким образом, в преобразователе по насто  щему изобретению температурна  погрешност . от нестабильности 1ачальной частоты снижена При воздействии на преобразователь усили раст жени  (сжати ) пластины 1-4 восприни мают приложенное усилие при этом частоты колебаний, поступающих с выходов усилителей 9 и 10 измен ютс  согласно соотнощений N Р, 2- |5 Nn - усилие, действующее вдо ( 1J()E3 пластины; -эйлерова сила в плос КР ,- gi кости XOZ; -эйлерова сила в плоскоРкра - Г- сти ХОУ. Разностна  частота (fi-fj) колебаний, вы л ема  смесителем 11 возрастает под действием силы раст жени  и уменьшаетс  при воздействии на торцы преобразовател  сил сжати . Конструкци  преобразовател  позвол ет производить линейную аппроксимацию функции преобразовани  при градуировке частотомера 12 в единицах силы. Предлагаемый преобразователь позвол ет повысить точность измерени  за счет указанной схемы соединени  обмоток возбуждени    съема колебаний, а также за счет соединени  упругих пластин с силопвредающими элементами через фильтр-пробку и одноппос-.. костной шарнир. Формула изобретени  Частотный преобразователь силы, содержащий силопередающие элементы и четьфе параллельно и симметрично расположенные упругие пластины, кажда  из которых снабжена системой возбуждени  и съема колебаний в двух взаимно перпендикул рных плоскост х , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени , обмотки возбуждени  и съема колебаний в вертикальной плоскости включены соответственно на выход и вход первого -усилител  автогенератора , а обмотки возбуждени  и съема колебаний в горизонтальной плоскости включены соответственно на выход и вход второго усилител  автогенератора, а выходы усилител  включены в дифференциальную схему, при этом концы упругих пластин соединены с силопередающими элементами через фильтрпробку и одноплоскостной шарнир. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N 662827, кл. G 01 L 1/10, 1977. (4) - (7) and the differentiation of these expressions can be seen that each plate in two planes is freezing. The initial oscillation frequencies of the plafoi and foi are determined by the ratios –yi - constant, determined by the shape of the oscillations of the plate; E is the modulus of elasticity of the material of the plate; M is the mass of the plate; - plate length; static moment of inertia of the cross section in the XOZ oscillation plane; - static inertsri moment of cross section in the plane of oscillations of the HOU plate; - plate width; n is the plate thickness. The sonic frequency allocated in mixture I is determined by taking into account formulas (1)) from the ratio g, dg, 11 ° 21 (L-b). Eop 11 (3) -137 and subtracting frequencies f о i and f o 2 in the mixer partially compensates for the instability of the initial frequencies foi and which is caused by a change in the elastic modulus and geometric depths of the plates b and h, which vary according to the relations of bo (1 + at); (4) ho (l + at) ;-( 5) 8b (l + at); (6) Eo (l +), (7) is the temperature of the converter; , is the linear expansion coefficient of the plate; , is the temperature effect of the modulus of elasticity. substitution of equations (4) - (7) in the ulu (3) GET d, hell-eG- at dt eG Thus, in the converter according to the present invention, the temperature error. from the instability of the 1-frequency frequency is reduced When the stretching (compressing) force of the plate 1-4 is applied to the transducer, the applied force is perceived, and the oscillation frequencies from the outputs of the amplifiers 9 and 10 change according to the ratio N P, 2- | 5 Nn - force, acting up (1J () E3 plates; -Eiler force in plane KP, - gi XOZ bones; - Eiler force in flat plate - H-STI HOU. Difference frequency (fi-fj) of oscillations, which by mixer 11 increases, under the force stretching and decreases when the ends of the transducer compressive forces. The converter design allows a linear approximation of the conversion function when calibrating the frequency meter 12 in units of force.The proposed converter allows to increase the measurement accuracy due to the specified connection circuit of excitation winding excitation windings, as well as due to the connection of elastic plates with load-suppressing elements through a filter plug and single-pin - .. bone hinge. Formula of the invention. Frequency transducer of force, containing the transmitting elements and the head parallel and symmetrically Fitted elastic plates, each of which is equipped with a system of excitation and oscillation removal in two mutually perpendicular planes, characterized in that, in order to improve the accuracy of measurement, the excitation winding and the oscillation removal in the vertical plane are connected respectively to the output and input of the first amplifier of the autogenerator , and the windings of the excitation and oscillation oscillations in the horizontal plane are included respectively at the output and input of the second amplifier of the autogenerator, and the outputs of the amplifier are included in the differential circuit, p and the ends of the elastic plates are connected to the elements through siloperedayuschimi filtrprobku monoplanar and hinge. Sources of information taken into account in the examination 1. The author's certificate of the USSR N 662827, cl. G 01 L 1/10, 1977. 2.Патент США № 3127775, кл. 73-505, опублик. 1964 (прототип).2. US patent number 3127775, cl. 73-505, published. 1964 (prototype). А-АAa
SU782674344A 1978-10-18 1978-10-18 Frequency-type force tarnsducer SU964488A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU782674344A SU964488A1 (en) 1978-10-18 1978-10-18 Frequency-type force tarnsducer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU782674344A SU964488A1 (en) 1978-10-18 1978-10-18 Frequency-type force tarnsducer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU964488A1 true SU964488A1 (en) 1982-10-07

Family

ID=20789419

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU782674344A SU964488A1 (en) 1978-10-18 1978-10-18 Frequency-type force tarnsducer

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU964488A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4479385A (en) Double resonator cantilever accelerometer
US4658175A (en) Vibrating beam force transducer with A-frame beam root and frequency adjusting means
EP0161533B1 (en) resonator temperature transducer
EP0050307A2 (en) Resonator force transducer
US4459042A (en) Vibratory digital temperature sensor
US3269192A (en) Tuning fork digital accelerometer
Cheshmehdoost et al. Design and performance characteristics of an integrated high-capacity DETF-based force sensor
SU964488A1 (en) Frequency-type force tarnsducer
Bryant et al. A characterization of the linear and non-linear dynamic performance of a practical piezoelectric actuator part 1: Measurements
SU974151A1 (en) Force converter
US6807872B2 (en) Force transducer having a central portion of reduced thickness
Sauter et al. Identification of resonant frequencies in LIGO-like suspension with finite-element modeling
Tilmans et al. A differential resonator design using a bossed structure for applications in mechanical sensors
SU1718173A1 (en) Three-component piezoelectric seismoacoustic receiver
RU2006717C1 (en) Method of determination of adjusted parameters of mechanical system
Chan et al. Vibration of rectangular plates subjected to in-plane forces by the finite strip method
SU911320A1 (en) Method of ceramic converter flaw detection
Markenscoff Higher‐order effects of initial deformation on the vibrations of crystal plates
SU1262308A1 (en) Force measuring device
SU1643949A1 (en) In-motion weighing device
SU581393A1 (en) Device for measuring forces
SU613526A1 (en) Sound pressure piezoelectric pick-up
SU808840A1 (en) Device for measuring mechanical parameters
RU2014579C1 (en) Force sensor
RU2082121C1 (en) Force measurement device