Устройство для измерения малых сил

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХРЕСПУ БЛИН(50 4 С 01 С 7/04 23/36 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРР 614334, кл. С 01 С 23/36, 1978.Авторское свидетельство СССРВ 1 1 37324, кл . С О С 7/04, 1 985 .1 2(57) Изобретение относится к динамометрической технике, а именно к автоматическим устройствам аналитического типа, применяемым для проведенияФизико-технических, термофиэическихи термогравиметрических измерений,Цель изобретения - повьппение точности.1490498а 30 На грузоприемныв площадки 16 и 17 в верхнем положении арретира 41 и его упоров 39 и 40 устанавливают исследуемый образец 18 и тарный груз 1 9, при этом после раэарретирования угол отклонения коромысла 1 4за счет подебора груза 19 устанавливают равным О. Небольшие отклонения угла Л 4 от нуля уравновешивают путем ввода тока 1, от блока 36 установки нуля, Подъемом (опусканием) гаек 7 и 8 добиваются положения безразличного равновесия коромысла 1, при котором показания АЦП 38 в любом положении выключа теля 45 неизменны, После проверки точек начального равновесия включают устройство 44 физического воздеиствия, создающее электромагнитную силу Р, под действием которой ко ромысло 1 наклоняется и преобраэоИзобретение относится к динамо- метрической технике, а венно к автоматическим устройствам аналитического типа, применяемым для проведения физико-технических,термофизическихи и термогравиметрических измерений.1 Цель изобретения - повышение точ -ности измерения малых сил. 35На чертеже изображено предлагаемое устройство.Устройство содержит коромысло 1, установленное через опорную призму 2 на основании 3, Коромысло 1 снабжено 40 узлом рассогласования с преобразователем 4 некомпенсации и флажком 5. Преобразователь 4 некомпенсации питается от генератора 6 высокой частоты, К коромыслу 1 прикреплены гай ки 7 (" Точно" ) и 8 (пГрубо") регулятора чувствительности, балансиры 9, подпятники 1 О и концевые приэмы 1 .На концевых призмах 11 установле-, ны грузоприемные подвески 12 и 13, 50 снабженные подпятниками 14, шарнирами 1 5 для грузоприемных площадок 1 6 и 17 соответственно для исследуемого образца 1 8 и тарного груза 1 9, а также двумя обратными преобразователями 20, выполненными в виде двух катушек 21 с аксиально размещенными внутри тремя обмотками 22-24, и двух пар подвижных, цилиндрических, верватель 4 некомпенсации вырабатываетэлектрический сигнал ЛПш , которыйпосле усиления усилителем 30 поступэет в обмотки 22 катушек 21 обратныхпреобразователей 20. В обмотках 22создается электромагнитная сила, действующая на разнополярные магниты 25и 26, связанные с грузоприемными подвесками 1 2 и 13 и расположенные та -ким образом, чтобы средние точки этихмагнитов находились в плоскостях торцов 27 и 28 катушек 21, При этом обратные преобразователи 20 расположены выше опорной 2 и концевых 11 призм.В случае измерения повышенных значений Риспользуют блок ступенчатогоуравновешивания, связанный с обмотками 23 катушек 21. Обмотки 24 катушек 21 связаны с блоком 36 устанонки нуля. 1 ил. тикально ориентированных постоянныхмагнитов 25 и 26, соединенных разноименными полюсами и закрепленных нагрузоприемных подвесках 12 и 1 3 ннут -ри катушек 21 так, что в исходном положении подвесок 12 и 13 средние точ -ки магнитов 25 и 26 находятся в плоскостях торцов 27 и 28 катушек 21, Приэтом обратные преобразователи 20 расположены выше опорной 2 и концевых11 призм (выше ликии А, - А ). Обмотки 22-24 подключены соотнетственно к выходу узла рассогласования29 (через усилитель 30, балластныйрезистор 31, переключатель 32 диа -паэонов и шунтирующие резисторы 33 и34), к выходу блока 35 ступенчатого уравновешивания и к выходу блока 36 установки нуля, Формирующимитоки 1 , 19 и 1 . Выход усилителя30 со.динен с опорным резистором 37,к которому подключен аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 38. Подпятники 10 и 14 взаимодействуют свертикально перемещаемыми упорами39 и 40 арретира 41 с ручкой 42управления, Камера 43 с устройством44 физического воздействия служитдля нагрева исследуемого образна 18или ввода другого физического возмущения. Выключатель 45 подк,зюченв параллель к балластному резистору 31 .значений силы Гхпоказания котороы падению напряжегде К- сопрорезистора 37, проединицах сил (или"к К 1 1 к Кя 1 к фшх Кэ 11 кф 10 25 5 1Устройство работает следующим образом.На грузоприемные площадки 16 и;17 в верхнем положении арретира 41 иего упоров 39 и 40 устанавливают ис -следуемый образец 18 и тарный груз1 9. После разарретиров ания угол дотклонения коромысла(за счет под -бора груза 1 9) устанавливают равнымнулю, т.е. с 14 = О. Небольшие отклонения угла д(р от нуля ураннонешивают путем ввода тока 1 от блока36 установки нуля, Затем путем подьема (опускания) гаек 7 и 8 добиваются положения безразличного равновесия коромысла 1 . Контроль этого по -ложения ведут путем съема и наложения исследуемого образца 18 с грузоприемной плошадки 16 и наблюдений показаний АЦП 38 в двух положениях ( Контроль и Работа) выключателя 45. В положении безразлич -ного равновесия коромысла 1, при котором гайки 7 и 8 находятся н нужномпо высоте положении, показания АЦЛ38 в любом положении выключателя 45неизменны,После проведения необходимых опе -раций на площадки б и 17 окончательно устанавливают образец 18 и тарныйгруз.1 9, проверяют точки начальногоравновесия ( Д у = О, Л 1,х = 0 и1 к = 0), а затем включают устройство44 физического воздейстния, создающее электромагнитную силу Рх, Поддействием силы Г коромыслонаклоняется на угол др, н результате чегопреобразователь 4 некомпенсации вырабатывает электрический сигналЛБ (н виде компенсационного тока1), который после усиления усилителем 30 через выключатель 45, шунтируюший балластный резистор 31, переключатель 32 диапазонов и шунтирующий резистор 33 (или 34) поступаетн обмотки 22 катушек 21, которые создают электромагнитную силу, действующую на соединенные разноименными полюсами постоянные магниты 25 и26. При этом за счет разнополярнойустановки магнитов 25 и 26 на грузоприемных подвесках 1 2 и 13 один измагнитов всегда подмагнич ивается током 1, а второй магнит настолькоже размагничивается, оставляя неизменным коэффициент обратного преобразования обратных преобразователей 20,повышая тем самым точность измерения 490498 силы Гх. Отсчет ведется по АЦП 38 го пропорциональн ниЯ 1. к 1 кК Оя тивление опорного градуированного в массы ш): где К 1, К и К з - масштабные коэффициенты. 15В случае измерения повышенныхзначений Еили шх, когда емкости шкалы АЦП 38 не хватает, используется блок 35 ступенчатого уравновешивания, подающий ток 1, ступенчасттого вида, пропорциональный измеряемой силе Рх или массе шх Рх = Кт Бк + К 41 с(3) т х КзБ + К 51 ст (4) где К и К - масштабные коэффициен 4 5ты;1 с, - показания блока 35 ступенчатого уранновешива ния.Градуиронку устройстна ведут спомощью тарного груза 1 9, устанавлинаемого на грузоприемную площадку 16 (или 1 7) . Выбор положения переключателя 32 диапазонов определяется величиной Р х (ш ) формула изобретения Устройство для измерения малых 40 сил, содержашее опорную призму, накоторой установлено коромысло с концевыми призмами, грузоприемные подвески, связанные с концевыми призмами, узел рассогласования, связанный 45 с коромыслом, два обратных преобразователя в виде катушек с первьии обмотками, внутри которых расположеныцилиндрические, вертикально ориентированные постоянные магниты, закрепленные на груэоприемных подвесках,и блок уравновешивания, вход которого подключен к выходу узла рассогласования, а выход - к первым обмоткам,отличающееся тем,что,сцелью повышения точности, оно снабжено блоком ступенчатого уравновешивания, блоком установки нуля, двумя дополнительными магнитами, идентичньиипервым и связанными с ними, и четырь14904988ля соответственно, при этом обратныепреобра эов атели расположены вышеопорной и концевых призм, а средниеточки магнитов - в плоскостях торцовкатушек. мя дополнительными обмотками, попарно размещенными на катушках аксиально первым обмоткам и подключенными к выходу блока ступенчатого уравновеши 5 вания и к выходу блока установки нуСоставитель Т. Ишкова Техред Л. ОлийныкКорректор И. Муска Редактор А. Ревин Заказ 3741/46 Тирам 660 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.уагород, ул. Гагарина,10