Тензометрическое устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 01 1 1/22 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР, ст:";ф ц ОПИСАНИЕ йЗСБРЕТЕНИ КОМУ В ЕТЕЛЬСТВУ 11 1(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт медицинского приборостроения (72) А.И.Вишняков и В.И.Короленко (53) 531,781 (088.8)(56) Авторское свидетельство СССР В 353159, кл, 0 01 Е 1/22, 1970.Полунов Ю,П., Гальченко В.Д. Цифровые измерител ьно-уп ра вля ющие устройства тензометрических весов и дозаторов. - М.; Энергоатомиздат, 1986, с. 82-85, рис. 4.1.(54) ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к массо- и силоизмерительной технике и может быть использовано при создании прецизионных весов, динамометров для медицинской клинико-диагностической техники. Цель изобретения - повышение точности измерения и упрощение электрической схемы устройД, 1679224 А 1 ства.Усилие помещенногона грузовоспринимающую платформу 1 груза передается через выступ 12 корпуса каждого автономного тенэометрического узла 2 на его упругий элемент 4. Деформация упругих элементов 4, пропорциональная нагрузке, измеряется с помощью тензопреобразователей 5-8. Результирующий сигнал об измеряемом параметре, полученный путем последовательного и согласного суммирования сигналов автономных тензометрических узлов 2 в мостовой или полумостовой схеме устройства, поступает с выводов моста к внешнему измерительному устройству. В устройстве предусмотрена возможность радиального перемещения каждой из опор 3 с тензометрическим узлом 2 в плоскости платформы 1 с помощью пазов 11 и фиксации в заданном положении с помощью винтов 13 для обеспечения коррекции коэффициентов преобразования тензометрических узлов 2. 6 ил.О платформы 1 и обратно, а также с возможностью фиксации в необходимом положении.Возможность перемещения опор 3 с закрепленными на них автономными тензометрическими узлами 2 реализована путем выполнения в платформе. 1 направляющихрадиальных пазов 11 (по числу опор 3), равноудаленных от геометрического центра 0платформы 1 и симметричных ему, в которые с малым зазором входят выступы 12 корпусов тензометрических узлов 2.В устройстве с трехопорной платформой 1 пазы 11 расположены в вершинах равностороннего треугольника, равноуда 50 55 Изобретение относится к массо- и силоизмерительной технике и может быть использовано, например, при создании прецизионных весов, динамометров для медицинской клиника-диагностической 5 техники.Цель изобретения - повышение точнасти измерений и упрощение электрической схемы многоопорного тензометрического устройства, 10На фиг. 1 представлена конструктивная схема трехопорного тензометрического устройства для измерения массы; на фиг,2 - то же, вид сверху; на фиг, 3 - функциональная схема устройства; на фиг.4 и 5 - схемы .15 соединения тензорезисторов тензометрических узлов в единую соответственно мостовуа и полумостовую схемы; на фиг.6- график зависимости выходного сигнала устройства от деформации для предлагаемо го и известного устройств.Тензометрическае устройство (фиг. 1) состоит из грузовоспринимающей платформы 1 и автономйых тензометрических узлов 2, размещенных на опорах 3. Каждый тензо метрический узел 2 содержит упругий элемент 4, например, в виде двухбалочной пружины, на котором установлены тензорезистивные преобразователи 5-8.При этом, если принять тензорезисторы 30 5 и 6 (фиг. 1 и 3), размещенные на рабочих плечах 9 и 10 соответственно, каждого упругого элемента 4 эа тензорезисторы с положительной девиацией сопротивления, то .соответствующие им тензорезисторы 7 и 8 35 будут иметь отрицательную девиацию сопротивления при приложении нагрузки к силовоспринимающией платформе 1.Опоры 3 с закрепленными на них автономными тензометрическими узлами 2 40 установлены по периферии силовоспринимающей платформы 1 (фиг. 2) симметрично относительно ее геометрического центра О с возможностью перемещения в плоскости приложения усилий ( в плоскости платформы 451) в направлении к геометрическому центру ленных от центра О платформы 1, причем оси пазов 11 совмещены с направлением соответствующих им радиусов платформы 1. Длина пазов 11 выбирается с учетом возможного начального технологического разброса характеристик упругих элементов 4 и тензорезисторов 5-8 отдельных тензоузлов 2 и лежит в пределах 1-2от величины соответствующего радиуса,Возможность фиксации положения опор 3 с автономными тензометрическими узлами 2 реализуется посредством фикси. рующих винтов 13 (или гаек),Тенэорезисторы 5-8 всех автономных тензометрических узлов 2 соединены в единую мостовую (полумостовую) схему (фиг, 4 и 5), причем тензореэистары 5 с положительной девиацией сопротивления всех автономных узлов 2 включены последовательно в одно плечо моста, в противолежащее плечо которого также включены последовательно соединенные тензорезисторы 6 с положительной девиацией сопротивления всех автономных узлов 2, а в смежные с ними плечи моста включены, соответственно, все тензорезисторы 7 и все тензорезисторы 8 с противоположным знаком девиации сопротивления.Таким образом, каждому плечу моста 1 полумаста) принадлежат тензорезисторы всех автономных тензоузлов 2, причем в каждом плече они имеют последовательное и одинаковое по знаку девиации сопротивления включение, а смежные плечи моста ( полумоста) различаются по знаку девиации сопротивления, образующих их тензорезисторов, Мостовая или полумостовая схемы работают с источником 14 питания.При наладке устройства а процессе его сборки осуществляют коррекцию коэффициента преобразования в каждом автономном тензометрическом узле 2. Для этого на время коррекции коэффициентов преобразования тензорезисторы 5-8 каждого автономного узла 2 соеди;яхт в свою мостовую схему. Нагружают платформу 1 калиброванными грузам;обеспечивая равные приращения массы. При каждой конкретной нагрузке измеряют выходные сигналы по каждому из автономных узлов 2 и сопоставляют их между собой. Для получения одинаковых величин коэффициентов преобразования автономныхузлов 2 их перемещают вместе с опорой 3 вдоль геометрического радиуса платформы 1 скольжением выступа 12 в направляющем пазу 11, добиваясь равных величин приращения выходных сигналов этих узлов в процессе нагружения. Затем положения автономныхузлов 2 с опорами 3 фиксируют винтами 13,а тензорезисторы 5-8 всех автономных узлов 2 соединяют в мостовую (полумостовую) схему(фиг. 4 и 5),Нафиг.бзаштрихована область расположения характеристически Ь О (Л 1) отдельного тенэоузла при перемещении егонаправлении к геометрическому центру О платформы 1 и обратно по направляющему пазу11. Ширина области, соответствующая длине паза 11, лежит в пределах приблизительно +.2от номинального значениякрутизны преобразования тензоуэла.Устройство работает следующим образом. 15Груз (например, кровать с пациентом) помещают на платформу 1, стараясь расположить его ближе к геометрическому центру 0платформы. Усилие, воспринимаемое платформой 1, передается через выступ 12 корпуса каждого автономного тенэометрического, узла 2 на его упругий элемент 4.Деформация упругих элементов 4, пропорциональная нагрузке, измеряется с помощью тензорезисторов 5-8, преобразующих 25деформацию в электрический сигнал.Результирующий для всех автономныхузлов 2 сигнал информации об измеряемоймассе (усилии), полученный путем последовательного и согласного суммирования сигналов отдельных тензоузлов 2 в мостовой(полумостовой) схеме устройства, поступает с выводов ЛО моста (пблумоста) квнешнему измерительному устройству,осуществляющему при необходимости усиление выходного сигнала и преобразованиеего в необходимую форму.Результиррощее напряжениесигнала Л Ц.сформированное путем последовательного и согласного суммированния 40напряжений ЛО отдельных автономныхизмерительных узлов 2, равноДЦ; - в ЛО,где а - количество измерительных узлов всистеме,С учетом того, что. ЛЦ =и ЛВ .), получаемй з,гдето" т и.50 Учитывая, что коэффициент преобразования устройстваЛКп = - ц -55 где Ь -величина линейной деформации упругого элемента, достигаемый выигрыш А в увеличении коэффициента преобразова-. ния, как отношение коэффициентов преобразования в предлагаемой Кп(п) и известной К,(,) измерительных системах, будетКп(п 1 1 ЬВ 3 ЛяТаким образом, тенэометрическое устройство беэ привлечения дополнительных технических средств обеспечивает в сравнении с известным щ-кратное увеличение результирующего коэффициента преобразования Кп при одинаковых с известным устройством величине упругой деформации и токе питания тенэорезисторов с обеспечением возможности коррекции наклона характеристики преобразования усилие - напрлжение сигнала отдельного измерительного узла.Формула изобретенияТензометрическое устройство, содержащее многоопорную симметричную силовоспринимающую платформу с автономными тензометрическими узлами в виде упругих элементов, размещенных в опорах и тензопреобразователи с противоположными знаками девиации сопротивления на каждом рабочем плече упругого элемента; включенные в мостовые схемы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений и упрощения электрической схемы устройства, тензопреобразователи автономных тензометрических узлов соединены в единую мостовую или полумостовую схемы, в каждом плече мостовой схемы равное количество тензопреобразователей каждого автономного тензометрического узла соединены последовательно и одинаково по знаку девиации сопротивлений, а в смежных плечах схемы размещены тензопреобразователи с противоположными знаками девиации сопротивлений, при этом каждый упругий элемент с опорой установлен с возможностью радиального перемещения в плоскости платформы и фиксации его положения.1679224 грректор М. Кучерявая дактор Е. Папп изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 каз 3202 ВНИИП ставитель В. Курбатовхред М Моргентал Тираж Подписноерственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5