Устройство для измерения усилий

(23) Приоритет 901 Ь 1/16 фсудврствекнвй ксмвтетСеввта Мкевтра СССРв двлам взобретвеяв аткрмткй(43) Опубликовано 25,11,776 юллетеиь43 (4) Дата опубликования описания 15,12,77(068.8) 72) Авторы изобретения А. И мов и опо тделение И 1 Томского ордена Октябрьской Трудового Красного Знамени полнтехннч нм. С, М. Кироваволюции и ораенго инсткту та 71) Заявител 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЙ Изобретение относится к области снлонз мерительной техники и может быть использовано для измерения преимущественно статических усилий нли давлений.Известные устройства для измерения статических усилий или давлений, содержащие пьезоэлемент с двумя системами электролов, к одной из которых подключен генератор электрических колебаний, а к другон -измери. тельный прибор, не обеспечивают требуемой точности и диапазона измерения 1). 1 ОНаиболее близким по технической сущности. к предлагаемому изобретению является устройство для измерения,.усилий, содержащее пьезоэлемент с электродами, генератор электрических колебаний, измерительный прибор и 1 снлопередающие элементы в виде накладок, через которые усилие прикладывается к пьезоэлементу 12).Однако эти устройства не обладают требуе мой точностью измерения, так как площади со прикосновения поверхностей пьезоэлемента н силопередающих элементов изменяются из-за случайных трений на границах к нтакта. Кроме того, диапазон измеряемых усилий этого устройства ограничен в области больших усилий и определяется размерамн пьезоэлемента. 25 Целью изобретения является повышение точности измерений и расширение диапазона нз" меряемых усилий.Достигается это тем, что в него введен резонатор, выполненный в виде стакана н разме. щенный своими торцами между силопереаающимн элементами, а пьезоэлемент жестко связан с торцовой поверхностью резонатора.На чертеже изображено предлагаемое устройство для измерения усилиИ.Устройство содержит пьезоэлемент 1 с электродами, резонатор 2, выполненный в виде стакана, на торцовой поверхности которого жестко закреплен пьезоэлемент 1. Резонатор 2 установлен между силопередающими элемента. ми 3 и 4, конструкция которых определяется конкретным применением данного устройства. Генератор 5 электрических колебаниИ и измерительный прибор 6 соединен с соответст. вующнми электродами пьезоэлемента 1.Устройство работает следующим образом.Генератор 5 электрических колебаний, подключенный к электродам пьезоэлемента 1, возбуждает в нем механические колебания на резонансной частоте, что вызывает появление разности потенциалов на электродах, соединен. иых с измерительным прибором 6. Прн возбуж.561393 Составитель В. ЯковТехред О. Луговая Корректор И, Говение Редактор Е, ПолионоваЗаказ 4565/34ЦНИИПИ Госу3035,0ого комитета С изобретений и Ж, Раушск нтэ, г, Ужгоро Подписноевета Министров.открытийя иаб., д. 45 Тиражарственн делам осква, Пат,ул. Проектна нлиал денни в стенках резонатора 2, изготовленного иэ пьеэопасснвного материала, образуются стоячие волны, а так как возбуждение производится на резонансной частоте, акустическиепотери колеблющегося пьезоэлемента будут ма.ксимальными, что соответствует максимальному выходному сигналу,При действии измеряемого усилия, сжимающего резонатор 2, через силопередающне элементы 3 и 4 по образующей в резонаторе 2возникают механические напряжения, изменяющие параметры резонатора, в том числе н мо-,дуль упругости, а следовательно, н скоростьраспространения звука, Изменение параметроврезонатора 2 приводит к увеличению акустическнх потерь и к нарушению резонансногорежима колебаний, что вызывает уменьшениевыходного сигнала пьезоэлемента 1, которыйфиксируется измерительным прибором 6,Таким образом, в предлагаемом устройствепьезоэлемент не подвергается действию измеряемого усилия, а следовательно, не изме.няется площадь контакта поверхности пьеэоэпемента с силопередающими элементами и не проявляются нелинейные эффекты, обусловленные механическими напряжениями в нем, что приводит к увеличению точности измерения.. Диапазон измерения определяется в предлагаемом устройстве геометрическими размерами, толщиной используемого резойатора и может быть значительно расширен в области больших усилиВ,Формула кюбретекилУстройство для измерения усилий, содержащее генератор электрических колебаний, пье 3 Озоэлемент с электродами, силопередающие элементы и измерительный прибор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения диапазона измеряемыхусилий, в него введен резонатор, выполненный в виде стакана и размещенного своимиторцами между силопередающими элементами, а пьезоэлемент жестко связан с торцовой поверхностью резонатора,Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе: