Пьезорезонансный преобразователь усилий

(51)5 С 01 Ь 1/16 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВ ЮРСКОМУ СЮДЕТЕЛЬСТВУ тносится к измери" может быть исполья ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТпО ЙЭОБРетениям и ОтнРытиямПРИ ГКНТ СССР(71) Самарский институт инженеровжелезнодорожного транспортаим, М.Т.Елизарова(57) Изобретение отельной технике и.зовано в приборостроении, системахконтроля и регулированияЦелью изобретения является повышение точности.В устройство введен третий пьезорезонатор, который совместно с первы"ми двумя пьезорезонаторами 2 воспринимает измеряемое усилие, действующее вдоль их диаметров при их закреплении между основанием 1 и силоприемным элементом 3 в пазах 4, при этомглубина пазов выбрана в пределах0,1-0,2 высоты пьезорезонаторов. Пье-.зорезонаторы включают в схемы автогенераторов, частоты которых суммируются, и по изменению суммарной частоты судят об.измеряемом усилии.3 ил.17372 Е 9 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в приборостроении, системах контроля и управления и других областях науки и техники.Известен пьезорезонансный преобразователь усилий, состоящий из пьезоэлектрического резонатора, основания и силоприемного элемента 11.Недостатком преобразователя является зависимость измеряемого усилия от точки приложения силы на силоприемном элементе, а также температурная .зависимость рабочей частоты из-за различного коэффициента расширения элементов устройства.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пьезорезонансный преобразователь усилий, содержащий основание и силоприемный элемент, между которыми закреплены два пьезоэлектрических резонатора 2 .Недостатком данного преобразова-. теля,является зависимость измеряемого усилия от точки приложения силы на силоприемном элементе.с Цель изобретения - повышение точности пьезорезонансного преобразователя путем устранения влияния смещений точки приложения измеряемой силы на силоприемном элементе.Цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее основание и силоприемный элемент, между которыми закреплены два пьезоэлектрических резонатора, введен третий пьезоэлектрический резонатор, причем пьезорезонаторы закреплены в пазах так, чтобы центры всех резонаторов были расположены по окружности, плоскость которой перпендикулярна оси симметрии преобразователя, а центр окружности проходит через нее. Нормали к поверхности каждого резонатора лежат в плоскости указанной окружности и проходят через ее центр, Глубина пазов выбирается равной 0,10,2 высоты пьезоэлектрических резонаторов.Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых элементов: одного дополнительного пьезоэлектрического резонатора, причем пьезоэлектрические резонаторы распо-. ложены по окружности в пазах на силоприемном элементе и в основании,4На фиг. 1 изображено устройство,разрез по оси прикладываемого усилия; на фиг. 2 - разрез Р-Р на фиг.1,на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2,Пьезорезонансный преобразовательсодержит неподвижное основание 1 ввиде полого цилиндра, имеющее три паза для закрепления пьезоэлектрических1 О резонаторов 2 и силоприемный элемент3, имеющий аналогичные три паза 4 длязакрепления пьезоэлектрических резонаторов. Глубина пазов выбираетсяиз условия получения необходимой поверхности контакта пьезоэлектрических резонаторов с корпусом и силопри.емным элементом,Преобразователь работает следующимобразом.29 Измеряемое усилие подводится ксилоприемному элементу и воздействуетна три пьезоэлектрических резонатора, Под действием сжимающего усилияпроисходит изменениечастоты собст 25 венных колебаний пьезоэлектрическихрезонаторов и соответствующее изменение частоты автогенераторов, по ко"торым судят об измеряемом усилии.Конструкция пьвзорезонансного преобразователя позволяет осуществитьжесткое крепление всех элементов иизменить при этом функцию силоприемного элемента, который в других пьезорезонансных преобразователях имелпрямое упругое соединение с неподвижЗ 5 ным основанием, что приводило приизменении температуры к возникновению дополнительных напряжений в пьезоэлектрическом резонаторе за счетразличия коэффициентов теплового.фф расширения элементов конструкции иизменения модуля упругости силоприем"ного элемента. Предложенная конструкция пьезорезонансного преобразователя исключает эти виды погрешности.фф Кроме того, если в ранее рассмотренных конструкциях изменение частотыавтогенератора зависело от точки приложения силы к силоприемному элементу как к рычагу, то в предложенном5 ф устройстве приложенное усилие всегдаравно векторной сумме трех сил, действующих на каждый пьезоэлектрический резонатор независимо от точкиприложения силы, что также приводит55 к повышению точности измерений усилия. ь Конструкция устройства к крутиль- . ным и поперечным деформациям, которые5 173728могли бы привести к поломке пьезо-,электрического резонатора,Частоты колебаний трех генераторовскладываются, поэтому измеряемый эффект суммируется и наличие трех пьезоэлектрических резонаторов не. ухудшает чувствительности преобразователя.Кроме того, предложенная конструк"ция пьезорезонансного преобразова. теля усилий имеет высокую стабильность при эксплуатации данного устройства в условиях серийного производства,5формула изобретенияПьезорезонансный преобразователь,усилий, содержащий основание и сило 4-4 приемный элемент, между которыми впазах закреплены два пьезоэлектричес"ких резонатора, о т л и ч а ю щ и й"с я тем, что, с целью повышения точности, в него введен третий пьезоэлектрический резонатор, при этом центрывсех резонаторов расположены на окружности, плоскость которой перпендикулярна оси симметрии преобразователя, а центр окружности проходитчерез нее, каждая из нормалей к поверхности резонаторов проходит через центр указанной окружности, аглубина пазов основания и силоприемного элемента выбрана в пределах,0.1-0,2 высоты пьезорезонатора. игЗ оставитель В,Прокопьевехред .А,Кравчук Т,Лошкарев тор Л.Пилип е тПроизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород гарина, 101 Заказ 1884 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при Г 3 НТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб.д. 4/5