Устройство для измерения усилий

ИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕ о тли -то перемычки аправлениях. ГОСУДАРСТВЕННЪЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЪТИЙ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1. Малов В.В, Пьезорезонансные датчики. - М.: Энергия, 1978.2. Авторское свидетельство СССР514212, кл. С 01 1. 1/16, 16.05.75. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЙ, содержащее пьезоэлектрическую пластину с перемычками, на которые нанесены электроды, соединенные с измерительной схемой, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности, перемычки имеют форму утоньшенных участков пластины, образованных углублением, выполненным в ней так, что толщина перемычек не превышает половины толщины пластины, причем перемычки смещены одна относительно другой в плоскости пластины, а также по толщине относительно средней плоскости плас" тины на расстояние, не менее половины толщины перемычки.2, Устройство по п,1чающее с я тем, ч мещены по толщине относительно сред-,ей плоскости в противоположных с12623Изобретение относится к измерительной технике, а именно к пьезоэлектрическим частотным датчикам механических величин,Известны пьезоэлектрические частотные датчики усилий, содержащиедва диФФеренциальных резонатора свозбуждающими электродами, выполненные в пластине из пьезоэлектрического материала, имеющие измерительную 10схему с частотным выходом 111 .Однако эти устройства не обладаютнеобходимой чувствительностью,Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является устройство для измерения усилий, содержащее пьезоэлектрическую пластину с перемычками, на которые нанесены электроды, соединенные с измерительнойсхемой 121.20Недостатком известного устройстваявляется низкая величина максимального полезного изменения частоты резонаторов, ограниченного сравнительно малым запасом статической устойчивос ти конструкции пластины. В результате малой величины полезного сигнала относительная нестабильность датчика, обусловленная, например, влиянием старения или изменения температуры, 30 оказывается недопустимо большой, а точность измерения - низкой.Цель изобретения - повьппение чувствительности.Поставленная цель достигается тем, З 5 что в устройстве для измерения усилий, содержащем пьезоэлектрическую пластину с перемычками, на которые нанесены электроды, соединенные с измерительной схемой, перемычки име ют Форму утоньшенных участков пластины, образованных углублением, выполненным в ней так, что толщина перемычек не превышает половины толщины пластины, причем перемычки смещены одна относительно другой в плоскости пластины, а также по толщине относительно средней плоскости пластины на расстояние, не менее половины толщины перемычки, 50Перемычки могут быть также смещены по толщине относительно средней плоскости в противоположных направлениях. 55На Фиг.1 изображено предлагаемоеусгройство, вид сверху; на фиг.2сечение А-А на Фиг.1; на Фиг.З - сеО 8 2чепце 1.-Б на Фиг.1; на Фиг.4 - эпюры деФормаций в пластинах.Устройство содержит пьезоэлектрическую пластину 1, в которой посредством углублений 2 и 3 образовань 1 перемычки 4 и 5. На перемычки нанесены пары электродов б и 7, соединен - ных с измерительной схемой, Пластина закреплена в основании датчика 8, а на ее край действует измеряемое усилие Р.Устройство работает следующим образом.При воздействии измеряемого усилия Р (в указанном на Фиг.2 и 3 направлении) пластина подвергается поперечному изгибу, при котором нижняя часть пластины сжимается, а верхняя - растягивается. Если толщина перемычки не превышает половины толщины пластины, а перемычка смещена относительно средней плоскости пластины на расстояние, не менее половины толщины перемычки, то (Фиг.4) она вся либо сжимается как перемычка 4 , либо растягивается (перемычка 5).В результате частота резонатора либо увеличивается, как для резонатора, образованного электродами б, либо уменьшается - как для резонатора, образованного электродами 7. С помощью измерительной схемы измеряются резонансные частоты резонаторов и производится: вычитание резонансных частот генераторов, составляющих в этом случае диФФеренциальную схему, Поскольку края перемычек как бы жестко защемлены в пластине, перемычки обладают большим запасом статической устойчивости, что способствует получению максимальных значений полезнойдевиации частоты резонаторов, а следовательно, ,и повышению точности датчика.Предлагаемая конструкция обладает и высокой чувствительностью, так как при изгибе пластины в ней, а следовательно, и в перемычках возникают большие механические напряжения,Вследствие того, что толщина леремычек может быть выбрана очень малой, но не меньше толщины, соответствующей пределам прочности материала на растяжение и статической устойчивости перемычек на сжатие, напряжения в них могут быть очень велики.Технологически более удобно выполнять перемычки, смещенные в одинакоСоставитель А.СевериТехред Л. Олейник дакт Корректор В.Бутяга Шишкина Тираж 778 ВНИИПИ Государственного комитета С по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская набЗаказ 5412/ е о д. 4 ие, г Ужгород, ул. Проектная, 4 водственно-полиграфическое пре 3 12 Ч 3 ОЯ 4вом направлении. Поэтому на практике По сравнению с известным предламогут быть использованы оба варианта гаемое техническое решение позволяет конструкции устройства в зависимости повысить точность и чувствительность от конкретной ситуации. датчика практически на порядок.