Частотный преобразователь силы

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз, СоветскихСоциапнстическихРеспублик о 964488(51)М. Кл. 6 01 Х. 1/10. с присоединением заявки %в 3 Ьоударсъкниый комитет СССР по долам изобретений и открытий) Авторизобретени аненк Днепропетровский химико. технологический институ им. Ф. Э, Дзержинского 71 Заявител(54) ЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СИЛЬ ого преобразоватесхеме возбужденможет быть получеой погрешности ии преобразователя,преобразователя килы, действующимобразователя. Яед остатком то, что при тако .ма колебаний н сация температур ция характеристи чувствительность щим моментам ля является ия и съе.на компенлинеариза.а также изгиба ю. а упру гие пластины .пре Цель юобретения - повышение тизмерения; Указанная цельобраэователе обмоколебаний в версоответственно налителя автогенерания и съема колекости включенывход второго усды усилителя всхему, при этомневы с силоперефильтр пробку н Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в силоюмери.тельных устройствах.Известен частотный преобразователь силы,содержащий два резонатора, состоящих изпараллельных прямоугольных пластин; концыкоторых соединены попарно перемычкаминри этом оба резонатора соединены попарноконцами и согнуты в плоскости параллельнойпластинам 11,0Недостатком преобразователя является низ. кая точность измерения при юменении теМпературы окружающей среды и самого преобразователя и чувствительность к неизмеряемым составляющим усилия, а также нелкнейность характеристики.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является частотный пре.образователь, содержащий силонередающиеэлементы и четыре параллельно и симметричнорасположенные упругие пластины, каждаяю которых снабжена системой возбужденияи съема колебаний в двух взаимно перпендикулярных плоскостях 2),достихуется тем, что в претки возбуждения и съема тикальной плоскости включенывыход и вход 1 тервого уситора, а обмотки возбуждебаний в горизонтальной плоссоответственно на выхоД и илителя автогенератора, а выхо. клвчены в дифференциальнуюконцы упругих пластин соеди., дающими элементами черезодноплоскостной шарнир.3 96На фиг. 1 изображен частотный преобразователь с электрической блок. схемой, общийвид; на фиг, 2 - разрез А - А на фиг. 1.Частотный преобразователь силы содержитчетыре прямоугольнык пластины 1 - 4, рас.положенные параллельно друг другу и симмет.рично относительно плоскостей Х 02 и ХОУпараллельных смежных граням пластины. Пла.стины приварены концами к торцам фильтровпробок 5, на других концах которых распо. 111ложены элементы 6 (одноплоскостные шарниры) для защиты от изгибающих нагрузок,Для возбуждения колебаний пластин служатэлектромагнитные системы съема 7 и воз.буждения 8, включенныев цепь усилителей 159 и 10 по автогенераторной схеме, выходыусилителей подключены к смесителю 11частот, выход которого подсоединен к частотомеру 12. Электромагнитные системы возбуждения и съема колебаний укреплены к щторцам фильтров-пробок с помощью стоек 13.Расположение и включение обмоток системывозбуждения аналогичны (см. фиг. 2). Двеобмотки 14 и 15 возбуждения (съема) колебаний двух пар пластин, лежащих в парал-.лельных плоскостях, включены последовательно и подключены на выход (вход) усилителя9 (10), а обмотки 16 и 17 также включены последовательно и подключены на выход (вход) усилителя 10(9),30Частотный преобразователь силы работаетследующим образом.При ненагруженном преобразователе начальный импульс, возникающий при включениис выходов усилителей 9 и 10 поступает вэлектромагнитную систему 8, возбужденияколебаний, которая заставляет колебаться пластины 1 - 4 через каждые полпериода, как показано стрелками, Колебания пластин в двухплоскостях с частотой: Фо, в одной плоскостидля пар пластин 1-4 и 1 о, в другой для парпластин 1, 4, 2 и 3, воспринятые системой 7съема колебаний, усиливается в усилителях 9и 10 соответственно и вновь подаются всистемы 8 возбуждения колебаний. Возникающие таким образом автоколебания в цепиусилителей 9 и 10 умеют частоты Хо, и 1 о.близкие к собственным частотам пластинвследствии высокой добротности колебательной системы, обусловленной малой амплитудой колебания места закрепления пластин вследствии взаимной компенсации реак 4488 ации каждой пластины в двух плоскостяхее колебаний. Начальные частоты колебаний пла.стин 1 о 1 и Ео определяются соотношениями(2 тоянная, определяемаямой колебаний. пластиныдуль упругости материпластины;са пластины;- ма пластины; Ог ический момент инер.поперечного сечения вскости колебаний плас ХОУ;ина пластины; цпло тинь щина пластины. щеляемая в смеси. учетом формул (1) и - толРазностная частота, вь теле 11, определяется с и (2) из соотношенияПри вычитании частот 1 о, и 1 о,всмесителе11 происходит частичная компенсация темпера.турной нестабильности начальных частот 1 о, иФо, которая вызвана изменением с температурой модуля упругости и геометрическихразмеров пластин Ь и Ь, которые изменяются согласно соотношенийЬ = Ьо(1 + ат); (4)Ь = Ьо(1 + ат); (5)Р = Р, (1 + а 1);Е = Ео (1 + а Е)45 где т - температура преобразователя;а - коэффициент линейного расшире.ния пластины;а - температурный эффициент модуляЕупругости.ф После подстановки уравнений (4) - (7) вформулу (3) полччим(6) (7) йЕ=2 Сопоставляя выражение (8) и выражение (1)или (2) после подстановки в него формул- статический момент инер. ции поперечного сечения в плоскости колебаний(4) - (7) и дифференцирования укаэанных выражений можно видеть, что"Р 1 сти ХОУ.Разностная частота (1, - Ф) колебаний, выде 25 ляемая смесителем 11 возрастает под дей. ствием силы растяжения и уменьшается при воздействии на торцы преобразователя сил сжатия. Конструкция преобразователя позволяет производить линейную аппроксимацию функции преобразования при градуировке частотомера 12 в единицах силы.Предлагаемый преобразователь позволяет повысить точность измерения за счет указанЭО Таким образом, в преобразователе по настоящему изобретению температурная погрешность,от нестабильности начальной частоты снижена,При воздействии на преобразователь усилий растяжения (сжатия) пластины 1 - 4 восприни. мают приложенное усилие при этом частоты колебаний, поступающих с выходов усилите 1 О лей 9 и 1 О изменяются согласно соотноше.ний 6ной схемы соединения обмоток возбуждения я съема колебаний, а также за счет соединения упругих пластин с силоперелающими элементами через фильтр-пробку и одноплос- костной шарнир,Формула изобретенияЧастотный преобразователь силы, содержащий силопередающие элементы и четыре параллельно и симметрично расположенные упругие пластины, каждая из которых снабжена системой возбужденияи съема колебаний в двух взаимно перпендикулярных плоско. стях, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, обмотки возбуждения и съема колебаний в вертикальной плоскости включены соответственно на выход и вход первого усилителя авто- генератора, а обмотки возбуждения и съема колебаний в горизонтальной плоскости включены соответственно на выход и вход второго усилителя автогенератора, а выходы уси. лителя включены в дифференциальную схему, при этом концы упругих пластин соединены с силопередающими элементами через фильтр пробку и одноплоскостной шарнир.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Вф 662827,кл. 6 01 1 1/10, 1977,2, Патент США У 3127775, кл. 73 - 505,опублик, 1964 (прототип),964488 оставитель В, Герасимоваехред Е. Харитончик едактор Н, Бобкова Заказ 7617/2 Тира Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 ВНИИПИ Государ по делам изобр113035, Москва, Ж 887комитета ССоткрытийкая наб., д,твенного ений и5, Раушс Корректор О. БилПодписное