Устройство для измерения массы

 

УСТРОПСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАССЫ, содержащее упругое тело с перемычкой , на котором размещена грузоприемная платформа, и транзисторный возбудитель, подключенный к . счетчику импульсов, отличающееся тем, что, с целью повглиения его точности за счет увеличения чувствительности упругого тела к де ,формации, упругое тело с перемычкой выполнено в виде сйлочувствительного пьезокварцевого элемента. (Л С.

СОЮЗ СОВЕТСНИК

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

17452 А (!9) (Н) 3(Я) 0 01 0 3 16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

j ji 0

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3610327/18-10 (22) 27.06..83 (46) 07.10.84. Бюл. Р 37 (72) Е.И.Новиков (71) Научно-исследовательский и конструкторский институт испытательных машин, приборов и средств измерения масс (53) 681.269 (088.8) (56) 1. Агейкин Д.И. и др. Датчики контроля и регулирования. M., "Машиностроение", 1965, с. 319-320.

2. Регистрирующая аппаратура для виброчастотных датчиков. М, НТИприборостроения, 1967, ч. 1, с. 130 (прототип). (54 ) (57 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

МАССЫ, содержащее упругое тело с перемычкой, на котором размещена грузоприемная платформа, и транзисторный возбудитель, подключенный к счетчику импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения его точности за счет увеличения чувствительности упругого тела к де.формации, упругое тело с перемычкой выполнено в виде силочувствительного пьезокварцевого элемента.

1117452

Изобретение относится к весоизмерительвой технике и может быть использовано для прецизионного измерения массы.

Известно устройство для измерения массы, содержащее кольцеобразный упругий элемент, выполненный с перемычкой, электромагниты, усилитель и регистрирующую аппаратуру (1 3.

Недостатками этого устройства являются значительные масса и стон- )Q мость за счет применения электромагнитов и усилителей.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения массы, со- 5 держащее упругое тело с перемычкой, на котором размещена груэоприемная платформа, и транзисторный возбудитель, подключенный к счетчику импульсов (27, Недостатки известного устройства заключаются в неудовлетворительной точности из-за низкой чувствительности упругого элемента к деформации, низкой добротности виброчастотного резонансного чувствительного элемента и значительного температурно-частотного коэффициента, Цель изобретения — повышение точности за счет увеличения чувствитель ности упругого тела к деформации. 30

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения массы, содержащем упругое тело с перемычкой, на котором размещена грузоприемная платформа, и транзисторный возбудитель, подключенный к счетчику импульсов, упругое тело с перемычкой выполнено в виде силочувствительного пьезокварцевого элемента.

На чертеже показана Схема устройства.

На основании 1 установлено упру-, гое тело 2, выполненное в виде силочувствительного пьезокварцевого элемента с нулевым температурно-частотным коэффициентом. B теле ? имеются полости 3 и перемычка 4, в средней части которой находится локализованная эона 5 пьезоэлектрических колебаний, с обеих сторон которой размещены металлические электроды б, определяющие (в основном) размеры локализованной зоны 5 пьезоэлектрических колебаний.

Металлические электроды б подключены к входам транзисторного возбудителя 7, выход которого подключен к электронному счетчику 8. Ось чувствительности упругого тела 2 обозначена 00 .

На упругом теле 2 укреплена на- 6О груэочная платформа 9.

Работа устройства основана на прямом и обратном пьезоэлектрическом и силочастотном эффектах,. эффекте локализации энергии пьезоэлектрических колебаний в ограниченной зоне пьезоэлемента и эффекте трансформации механического усилия.

Для приведения устройства в рабочее положение от источника тока (не показан) подается электропитание на транзисторный возбудитель 7 и электронный счетчик 8.

Измерительный. груз (не показан! помещается на нагруэочную платформу 9, которая в силу второго закона Ньютона создает усилие F, направленное вдоль местной вертикали БМ.

F = ng где m - масса груза; вектор гравитационного ускорения.

Усилие Г, изменяющееся прямо пропорционально от измеряемой массы ш, прикладывается к упругому телу 2, в котором возникает механическое напряжение, создающее в перемычке 4 трансформируемое усилие F, приложенное к двум противоположным концам. Результирующее усилие в перемычке определяется следующей зависимостьюз

Г „pe = ..., F = -р nl g где Г, - трансформируемое резуль, тирующее усилие, действующее на перемычку;

К - коэффициент трансфОрматр ции усилия.

Трансформируемое усилие ." изменяется прямо пропорциональйо от действующего усилия F.

В перемычке 4 величина трансформируемого усилия устанавливается исходя из требований прочности и необходимой чувствительности.

Воэможность трансформации действующего усилия на силопреобразовательный элемент — перемычку 4 — обеспечивает возможность получения оп-, тимальных Условий преобразования (необходимый запас прочности при максимальной чувствительности) независимо от величины нагрузки F, которая воспринимается упругим телом 2, параметрами которого обеспечивают возможность использования в широком диапазоне нагрузок.

B силу действия силочастотного эффекта в перемычке 4 от усилия

F, частота пьезоэлектрических колебаний уменьшается прямо пропорционально от величины действующего усилия: где аГ - отклонение частоты пьезоэлектрических колебаний;

K<„ — силочастотный коэффициент;

1117452

ДГ = К

ИЛИ

Дf = К m

Составитель В.Ширшов

Техред Т.Дубинчак Корректор О.Тигоо

Редактор Е. Папп

Заказ 7183/24 Тираж б09 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 о начальное значение частоты пьезоэлектрических колебаний в локализованной зоне 5; и — номер гармоники;

D — геометрические параметры перелычки 4 (поперечное сечение).

Иэ уравнения видно, что прирост частоты пьезоэлектрических колебаний в локализованной зоне 5 изменяется прямо пропорционально от величины массы измеряемого груза, т.е.

Го Kò где К = K = const npu и D выбранных параметрах перемычки 4, упругого тела 2, номера гармоники и широты местоположения устройства (ст которого зависит величина гравитационного ускорения g).

Таким образом, прирост частоты пьезоэлектрических колебаний в локализованной зоне 5 изменяется прямо пропорционально массе измеряемого груза. электрический сигнал с частотой д1 от локализованной зоны 5 через транзисторный возбудитель 7 подается на электронный счет10 чик 8, на индикаторе которого показания прироста частоты соответствуют величине измеряемой массы измеряемого груза.

После снятия груза значение ча"тоты пьезоэлектрических колебаний локализованной зоны 5 возвращается к начальному значению Г

Благодаря предлагаемой ко струкции пьезокварцевого уйругого тела, имеющего полости 3 и перемычку 4, обеспечивается воэможность выбрать оптимальные параметры укаэанных эле. I ментов независимо друг от друга и локализовать зону, чувствительную к действию усилия, обеспечив такиМ

25 образом повышение точности измерения массы груза.