Весоизмерительное устройство

 

Весоизмерительное устройство, содержащее корпус с основанием, грузоприемную платформу, кинематически связанную с пьезокварцевым датчиком силы, электронный возбудитель и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности за счет одновременного измерения по двум каналам, в него введены пьезокварцевые седла-вставки, дополнительные электронные возбудители, сумматор, компаратор и дополнительный индикатор, причем пьезокварцевый датчик силы выполнен в виде соединенных между собой перемычкой сопряженных пьезокварцевых призм со скошенными опорными и нагрузочными гранями, которые посредством пьезокварцевых седел-вставок связаны соответственно с основанием корпуса и грузоприемной платформой, на главных гранях перемычки нанесены металлические электроды, подключенные к входам соответствующих дополнительных электронных возбудителей, выходы которых соединены с входом сумматора, выходом соединенного с дополнительным индикатором и другим входом компаратора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

»51» 4 С 01 С 3/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,а

2 точности за счет одновременного измерения по двум каналам, в него введень| пьезокварцевые седла-вставки, допопнительные электронные возбудители, сумматор, компаратор и дополнительный индикатор, причем пьезокварцевый датчик силы выполнен в виде соединенных между собой перемычкой сопряженных пьезокварцевых призм со скошенными опорными и нагрузочными гранями, которые посредством пьезокварцевых седел-вставок связаны соответственно с основанием корпуса и грузоприемнои платформой, на главных гранях перемычки нанесены металлические электроды, подключенные к входам соответствующих дополнительных электронных возбудителей, выходы которых соединены с входом сумматора, выходом соединенного с дополнительным индикатором и другим входом компаратора. мычку 4, на которой нанесены металлические электроды 5 и сопряженные пьезокварцевые призмы 6 и 7, имеющие скошенные опорные грани 8, 9 и скошенные нагрузочные грани 10, 11.

Скошенные опорные грани 8 и 9 опираются на пьезокварцевые седла-вставки 12 и 13, на которых нанесены металлические электроды 14 и 15, Скошенные нагрузочные грани 10 и

ll сопрягаются с седлами-вставками

16 и 17, на которых нанесены металлические электроды 18 и 19.

Металлические электроды 5 перемычки 4 подключены к входу электрон-.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 3742070/24-10 (22) 24,05.84 (46) 23.12.89. Бюл. 1» 47 (71) Научно-исследовательский и конструкторский институт испытательных машин, приборов и средств измерения масс (72) Е.И.Новиков (53) 681.269(088.8) (56) Патент СИА 1» 3797595, кл. G 01 С 3/14, опублик. 1976.

Авторское свидетельство СССР

М 1476332, кл. G 01 G 3/16, 1983. (54)(57) ВЕСОИЗИЕРИТЕЛЪНОЕ УСТРОИСТВО, содержащее корпус с основанием, грузоприемную платформу, кинематически связанную с пьеэокварцевым датчиком силы, электронный возбудитель и индикатор, о т л и ч я ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения

Изобретение относится к весоизмерительной технике, в частности к устройствам, в которь1х взвешивание осуществляется путем измерения изменений частоты колебаний упругого элементг.

1;ель изобретения — повышение точности за счет одновременного измерения по двум каналам.

На чертеже показана схема устройства.

На корпусе l укреплены боковые стенки 2. Ъ верхней части устройства размещена масса приемная платформа 3.

Внутри корпуся 1 размещен пьезоквярцевый датчик силь,, включающий пере„„SU„„1530931 А1

1530931

20 ного возбудителя 20, выход которого подсоединен к входу первого индикатора 21 и первому входу компаратора 22.

Металлические электроды 14 первого седла-вставки 12 подключены к входу второго электронного возбудителя

23, выход которого подсоединен к nepsory входу сумматора 24.

Металлические электроды 15 второго седла-вставки 13 подключены к входу третьего электронного возбудителя

25, выход которого подсоединен к второму входу сумматора 24. 15

Металлические электроды 18 третьего седла-вставки 16 подключены к входу четвертого электронного возбудителя 26, выход которого подсоединен к третьему входу сумматора 24.

Металлические электроды 19 четвер.того седла-вставки 17 подключены к входу пятого электронного возбудителя

27, выход которого подсоединен к четвертому входу сумматора 24, выход 25 которого подключен к входу второго индикатора 28 и второму входу компаратора 22.

Работа устройства основана на прямом и обратном пьезоэлектрических эф- 30 фектах, силочастотном и деформационночастотном эффектах пьезокварцевых резонаторов.

В исходном положении от блока питания (не показан) подается электро35 питание на электронные возбудители 20, 23, 25, 26 и 27, сумматор 24 и индикаторы 21 и 28.

Электронные возбудители 20, 23, 25, 26 и 27 возбуждают пьезоэлектрические колебания в подэлектродных пьезокварцевых зонах (под металлическими электродами 5, 14, 15, 18 и 19).

При отсутствии на массоприемной платформе 3 массы измеряемого объекта 45 частота пьезоэлектрических колебаний в локализованной зоне под электродами 5 и в локализованных зонах пьезоэлектрических седел-вставок 1? 13, 16 и 17 под электродами 14, 15, 18 и 19 соответственно равна начальным начени,, fo> 4И, о

При помещении объекта измерений с массой т на массоприемную платформу

3 возникает сила F действующая вдоль

1 55 нагрузочной оси 0-0

Под действием вектора силы F возникают два момента М, u Y., действующие встречно на перемычку 4, поскольку скосы опорных и нагрузочных граней каждой пьезокварцевой призмы выполнены в противоположные стороны.

Моменты М, и М соответственно равны

1.<, F

М - «2 1, где 1 — расстояние 1ежду вершинами скошенных опорнои и нагрузочной граней первой сопряженной пьезокварцевой приз- мы;

1 — расстояние между вершинами скошенных опорной и нагрузочной граней второй сопряженной пьезокварцевой призмы °

В силу действия силочастотного эффекта в локализованной зоне (под электродами 5) перемычки 4 частота пьезоэлектрических колебаний уменьшается на величину hf

М +1 2Ь

D n где К вЂ” силочастотньд; коэффициен1

1

F — моду 1ь вектора силы

f — нач :лы с е значение частоты;

D — геом трический коэффициент— поперечное сечение перемычки, п — номер гармоники: коэффициент полезного действия контактирующих механических частей.

Электрический сигнал, частота которого изменилась на величину gf,, через электронный возбудитель 20 подается на первый индикатор 21 и индицируется в нем в единицах массы, поскольку зависимость между величиной измеряемой массы и отклонением частоты пьезоэлектрических колебаний имеет прямопропорциональный характер.

Одновременно этот сигнал подается на первый вход компаратора 22.

Вектор силы F создает в пьезокварцевых седлах-вставках 12, 14, 16 и 19 механическое напряжение сжатия, которое вызывает повышение частоты пьезоэлектрических колебаний согласно силочастотному эффекту

df df df И К

4 3 + 1),,Р

5 153093 где Ьf,Ь.Еэ,hf4,df — отклонение частоты пьезоэлектрических колебаний от исходного значения (в пьезоэлектрических седлах-вставках 12, 13,. 16, 5 и 19) под действием вектора силы F аЕ hf aE Lf =К

mg/2 f, э 4 5 4 ) ) и °

f0 где m — масса измеряемого объекта;

f Å,f„,Ем,Ею- нач ьные значения чО 10 20 ЗО 40 частоты пьезоэлектрических колебаний в пьезоэлектрических седлах- вставках 12, 13, 16 и 17.

df Lf +df +df +df =2K

m f с м ю Lo м 40 f Р. и

Электрические сигналы (с указанны- 20 ми частотами) от седел-вставок 12, 14, 16 и 19 через соответствующие электронные возбудители 23, 25, 26 и 27 подаются на соответствующие входы сумматора 24, с выхода которого после алгебраического суммирования выдается электрический сигнал суммарного прироста указанных частот Ес м шКэк

2Кс аf о где К эк 0 ° и

Электрический сигнал суммарной частоты g Е, индицируется на табло индикатора 28 в единицах массы и одновременно подается на второй вход компаратора 22.

Электрический сигнал по частоте, соответствующей величине измеряемой массы объекта, измеренный по первому каналу, поданный на первый индикатор 21 и первый вход комиаратора 22 нормально (при отсутствии неисправности и значительных мешающих помех) равен по частоте, соответствующей электрическому сигналу, снимаемому с второго канала на индикатор 28 и второй вход компаратора 22.

В случае отклонения частоты одного иэ каналов (соответствующей величине измеряемой массы объекта измерения) вьппе нормы выдается сигнал с верхнего выхода компаратора 22.

В случае отклонения частоты одно-. го из каналов ниже нормы выдается сигнал с нижнего выхода компаратора 22.

1530931

10 Z 16

Составитель В.Ширшов

Редактор А.ф1отьль Техред Л. Сердюкова Корректор Т.Малец

Заказ 7943/42 Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101