Тензорезисторный датчик силы

Тензорезисторный датчик силы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к силоизмерительной технике и предназначено для измерений сил, в том числе и знакопеременных . Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения нелинейности и повышения идентичности характеристик при измерении знакопеременных сил. Цель достигает- ,ся 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 тяжести сечения кольца. 1 ил. I (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

631319 -А 1 (19) (и) (51)5 С 01 L 1/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4668955/10 .(22) 30.03.89 (46) 28.02.91. Бюл. У 8 (71) Одесский политехнический институт (72) В.E.Ìîðoçoâñêèé, В.Ф, Семенюк, А.И. Кравченко и Х.А. Жмуйда (53) 531.781 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 821969, кл. G 01 L 1/22, 1981.

Авторское свидетельство СССР

Р 1352256, кл. G 01 ? 1/22, 1987, .

Изобретение относится к силоизмерительной технике и предназначено для измерений сил, в том числе и знакопеременных.

Цель изобретения — повьппение точности, На чертеже представлен датчик.

Упругий элемент датчика, будучи выполненным заодно целое, телом вращения, включает в себя силовоспринимающую часть 1, силовводящую цилиндрическую собственно оболочку 2,внутреннюю кольцевую полку 3, собствен— но кольцо 4, наружную кольцевую полку 5, опорную цилиндрическую оболочку с фланцем 6, поднезисторные высту- .пы 7 и д, Тензорезисторы 9 и 10 размещены на цилиндрических поверхностях поднезисторных выступов.

2 (54) ТсНЗОРЕЗИСТОРНЫИ ДАТЧИК СИЛЫ (57) Изобретение относится к силоизмерительной технике и предназначено для измерений сил, в том числе и знакопеременных. Цель изобретения— повьппение точности за счет уменьшения нелинейности и повьппения идентичности характеристик при измерении знакопеременных сил. Цель достигается тем, что несущее иэгибаемое кольцо упругого элемента выполнено с меридиональным . сечением, обладающим равенством моментов инерции относительно центральных осей Х и Y npu этом подрезисторные выступы расположены по разные стороны от центра тяжести сечения кольца. 1 ил.

К корпусу 11 упругий элемент крепится жестко и от внешней среды его рабочая эона герметизируется мембра.ной 12.

Датчик работает следующим образом.

При измерении сжимающих усилий, М кольцо нагружается активным осевым фф усилием, распределенным по диаметру Immi

dq, и реактивным осевым усилием,расп- { ф ределенным по диаметру d<. Кольцо 4 изгибается что обуславливает поворот левой части меридионального сечения по часовой стрелке, а правой — наоборот. При этом тензорезисторы 9, Ь размещенные на поднезисторном выступе 7, испытывают деформацию сжатия, а тензореэисторы 10, размещенные на подрезисторном выступе 8, — деформа,цию растяжения, что позволяет реали1631319 зовать схему моста с четырьмя активными тензорезисторами, При измерении растягивающего усилия все знаки перемещений и деформаций меняются. Коэффициент передачи датчика с таким упругим элементом, с достаточной для практических целей точностью, можно определить по зависимости

К-Ч К, где P — измеряемое усилия; " Л-.

Е 2) Т-1

Ч 1

Ск где К вЂ” константа; S — коэффициент тензочувствительности материала тен.зорезисторов; 11> и R т — соответственно расстоянйе от срединной плоскости кольца до j-го тензорезистора и радиус цилиндрической поверхности под j ì тензорезистором; С вЂ” коэффициент жесткости изгибаемого кольца.

Для минимизации нелинейности не-. обходимо, чтобы

Ч (ф.) =. cons t (3) а для обеспечения идентичности характеристик при изменении знака измеряемого усилия необходимо, чтобы

g(+pg m Ч(g) (4) С„(+ю0 = C„(-К) = const. (5)

Коэффициент жесткости кольца определяется зависимостью

С = — — I

К R„К (6) где Š— модуль Юнга материала упругого элемента; R к — радиус центра т где k = (Р) — угол поворота меридионального сечения изгибаемого кольца, включающего условно-составные части 3,4,5,6 и .8.

Ввиду малости угла 0(, параметL ры в числителе зависимости (2) можно принять независимыми от 0, При этом условия (3). и (5) будут выполняться, если тяже. и меридиойального сечения кольца; I — осевой момент инерции меридионального сечения кольца.

Так как изгиб кольца практически

5 не изменяет К, то геометрическая нелинейность прямо пропорциональна изменению момента инерции меридионального сечения ввиду его поворота на угол OG . Известно, что значение осевого момента инерции сечения, повернутого на угол ф4 определяется зависимостью

I z. 2

Iy = I cos 0 + Е, sink

15 из которой следует, что при Е X = Е при любом значении будет I = Е», что и требуется для выполнения условия (5) .

Так как смещение поднезисторного выступа на соответствующем торце кольца в противоположную сторону смещению кольцевой полки от центра тяжести сечения способствует выравниванию значений Iy и I т.е. этот путь к обеспечению условия (5) является наиболее эффективным.

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

Фо рмула из обре тения

Тензорезисторный датчик силы, со" держащий корпус, соединенный с упругим элементом, выполненным в виде кольца заодно целое с внутренней и наружной кольцевыми полками и цилинд4(рическими onopHQH и силовводящей оболочками, причем на торцовых поверхностях кольца выполнены подрезисторные выступы с размещенными на них тензорезисторами, о т л и ч а ю—

45 шийся тем, что, с целью повышения точности, моменты инерции кольца в его меридиональном сечении относительно центральных осей, одна из которых параллельна линии действия измеряемой силы, paaHbr, при этом подрезисторные выступы расположены по разные стороны от этой же оси.

1631319

Составитель В. Годзиковский

Редактор И. Сегляник Техред Jl. Ceðäþêoâ à Корректор М.Максимишинец

Заказ 536 Тираж 352 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101