Датчик усилия

(19) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(21) 4854880/10 сом 1 и мембранами 2 и 3, между каждой из (22) 27.07,90 которых и корпусом 1 расположены соответ- (46) 15.08.92. Бюл. М 30 ственно кольца 4 и 5. Силовоспринимающий (71) Центральный научно-йсследователь- шток 7, выполненный с уменьшением в ский и опытно-конструкторский институт средней части 12 и связанный с мембрана- робототехники и технической кибернетики ми 2 и 3, изгибается и вызывает разнозначпри Ленинградском политехническом инс- ное воздействие на пъезорезонаторы 13 и титуте 14, закрепленные одним концом в соответ- (72) Л.В,Мвлейко и Г.Г.Бычков ствующих держателях 8 и 9, а другим кон- (56) Малов В.В. Пьезорезонансные датчики. цом связанные с силовоспринимающим Мл Энергоиздат, 1989, с,149, рис.5.11, штоком 7 в месте его соединения гибкимиТам же, с.148. рис.5.10. перемычками 10 и 11 с держателями 8 и 9;. выполненными в виде двух идентичйцх сте- (54) ДАТЧИК УСИЛИЯ . нок, развернутых относительно друг друга (57) Изобретение относится к приборост- на 180 и установленных с воэможнороению. Цель изобретения - повышение стью взаимодействия с кольцами 4 и 5, точности и чувствительности. Усилие воз-Информацию по величине усилия несет действует на силопередающий шток 17, ус- разностная чаСтота двух генераторов иэтановленный по оси нагружения вне мерительной схемы, связанной с пьезорегерметичной камеры, образованной, корпу- зонаторами 13 и 14, 3 ил.10 20 30 40 Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, в частности к датчикам усилия пьезорезонансного типа, иможет быть использовано в технике измерения сил, давлений газов и жидкостей, в технике измерения высоты столба жидкости искоростного напора.Известны датчики усилия, в которых дляповышения точности и стабильности измерения резонаторы и держатель располагаются в вэкуумированной полости, гдеусилие от обьекта измерения передается надержатель через разделительную мембрану.Недостатком таких датчиков усилия является неидентичность установки пьезорезонаторов, когда усилие воздействуеттолько на один из них, а второй являетсяэталонным - ненагруженнйм. При этомнеидентичность закрепления пьезорезон аторов даже одного и того же силочувствительного среза приводит к неравномуизменению термочувствительных характеристик, что ведет к дополнительной температурной погрешности,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пьезореэонансный датчик давления (датчик усилия),содержащий герметичную камеру, образованную корпусом, мембраной и основанием, размещенный в камере держатель ввиде стержня с силовоспринимающим штоком, средняя часть которогО Выполненаутоньшенной в виде гибкой перемычки, причем шток связан с мембраной и основанием,В держателе по разные стороны от оси нагружения и параллельно ей закреплены двапьеэорезонэтора силочувствительного среза на разном расстоянии от оси нагружения,Датчик усилия измеряет усилие бт силовоговоздействия на мембрану и держатель, прикрепленный к средней части мембраны, иможет измерять непосредственно силу,Недостатками известного датчика уси.лия являются погрешность от влияния атмосферного давления, воздействующего намембрану помимо измеряемой силы; малаячувствительность, обусловленная тем, чтопьеэорезонаторы расположены на разномрасстоянии от оси нагружения и величинавоздействующего усилия разделяется нвдве части Р и Ръ каждая из которых измеряется только одним из пьеэорезонвторов.Цель изобретения - повышенйе точности и чувствительности измерения.Поставленная цель достигается тем, чтодатчик усилия, содержащий герметичнуюкамеру, образованную корпусом, мембраной и основанием, размещенный в камередержатель, силовоспринимающий шток, выполненный с утоньшением всредней части и связанный с мембраной и основанием, и два пьезореэонаторэ, закрепленные в держателе по разные стороны от оси нагружения параллельно ей, дополнительно снабжен перемычками, двумя кольцами и силопередающим штоком, при этом основание выполнено в виде второй мембраны, каждое кольцо размещено между корпусом и соответствующей мембраной, силопередающий шток установлен вне камеры по оси нэгружения и связан с одной из мембран, держатель выполнен в виде двух идентичных стенок, развернутых одна относительно другой на 180, одни концы которых соединены с разными концами силовоспринимающего штока перемычками, а другие - жестко связаны с соответствующим коль-. цом, причем каждый пьезорезонатор одним концом со стороны перемычки связан с силовоспринимающим штоком.На фиг.1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - разрез А-А нэ фиг,1; на фиг.З - вариант схемы преобразовэния в структурном виде Датчик усилия состоит из корпуса 1,мембран 2 и 3, герметично соединенных между собой и образующих вакуумированную камеру. Мембраны 2 и 3 присоединены к кольцам 4 и бэлектронно-лучевой сваркой и герметично соединены.с корпусом 1,Внутри камеры расположен держатель 6,выполненный в виде рамы с силовоспринимающим штоком 7 и двумя идентичными 35 стенками 8 и 9, развернутыми одна относительно другой на 180 и соединенными с силовоспринимающим штоком 7 с помощью гибких перемычек 10 и 11. Силовоспринимэ-, ющий шток выполнен с утоньшением в средней части 12, В держатель 6 установлены силочувствительные пьезорезонаторы 13 и 14, Пьезорезонатор 13 в верхней своей части крепится к верхней площадке силовоспринимающего штока 7; а в нижней - к стенке 8. Пьезорезонатор 14 в верхней части кре. пится к нижней части силовоспринимвющего штока 7, а в нижней - к стенке 9. Плоскости пьеэорезонаторов параллельны оси нагружения по разные стороны от60 нее. Концы 15 и 16 силовоспринимающего штоке 7 соединены жестко с мембранами 2 и 3, которые расположены перпендикулярно оси нвгружения. Усилие от обьекта измерения воздействует на датчик усилия через силопередающий шток 17. В корпусе датчика усилия расположены гермовводы 18 с нумерацйей 1, И, И, 1 Ч для подключения пьезорезонаторов к схеме измерения. Схема измерения состоит из двух генераторов 19, 20 и смесителя 21, Выходы генераторов5 1755071 6подключены к входам смесителя, а входыточности и чувствительности, ов снабжен . генераторов подключены соответственно к перемычками, двумя кольцами и силоперепьезорезонаторам 1 Э и 14. Выходным сиг- дающим штоком, при этом основание выналомдатчикаусилия является частота 1 хна полнено в виде второй мембраны, каждое выходе смесителя, 5 . кольцо размещено между корпусом и соответствующей мембраной, силопередающийф о р м у л а и з о б р е т е н и я шток установлен вне камеры по оси нагру- Датчик усилия, содержащий герме-жения и связан с одной из мембран, держатичную камеру, образованную корпусом, тель выполнен в виде двух идентичных мембраной и основанием, размещенный. в 10 стенок,развернутыхотносительнодругдрукамере держатель, силовоспринимэющий га на 1 ВО, одни концы которых соединены шток, выполненный с утоньшением в с разными концами.силовоспринимающесредней части и связанный с мембраной . го штока перемычками, а другие жестко и основанием, и двэ пьезорезонатора, за- связаны с соответствуюЦймкольцом, прйкрепленные вдержателе по разные стороны 15 чем каждый пьезорезонатор одним концом от оси нагружения параллельно ей, о т.л и- со стороны перемйчки связан с силовосприч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения нимающим штоком.4 Тираж ПодписноеПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5