SU1167452A1 - Датчик силы - Google Patents

Датчик силы Download PDF

Info

Publication number
SU1167452A1
SU1167452A1 SU843703224A SU3703224A SU1167452A1 SU 1167452 A1 SU1167452 A1 SU 1167452A1 SU 843703224 A SU843703224 A SU 843703224A SU 3703224 A SU3703224 A SU 3703224A SU 1167452 A1 SU1167452 A1 SU 1167452A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
inner ring
rings
conical
symmetry
bridges
Prior art date
Application number
SU843703224A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Яковлевич Баржин
Юрий Семенович Шмалий
Original Assignee
Предприятие П/Я В-8558
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я В-8558 filed Critical Предприятие П/Я В-8558
Priority to SU843703224A priority Critical patent/SU1167452A1/ru
Application granted granted Critical
Publication of SU1167452A1 publication Critical patent/SU1167452A1/ru

Links

Landscapes

  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

ДАТЧИК СИЛЫ, состо щий из внутреннего кольца, на внутренних выступах которого параллельно один другому и симметрично относительно его горизонтальной плоскости симметрии жестко закреплены два дисковых пьезокварцевых резонатора, о т л ичающийс  тем, что, с целью повышени  точности и чувствительности , сверху и снизу от внутреннего кольца симметрично относительно его горизонтальной плоскости симметрии размещены два одинаковых внешних цилиндрических упругих кольца, соединенных с внутренним кольцом коническими перемычками, причем суммарна  площадь сечений внешних колец в 3-8 раз превышает суммарную площадь сечений внутреннего кольца и конических перемычек, длина стенок конических перемычек в 5-20 раз больI - I ше их толщины, а угол при вершине конуса перемычек выбирают по соотношению и л а H-fi y 2«rct - - , где V - угол при вершине конуса переьвычек, рад Н - рассто ние между внешними кольцами, мм Ь - ширина внутреннего кольца, MMi D ,« - внешние диаметры внешних и внутреннего колец соответ5 ственно, мм. 2.Датчик по п. 1, отличающ и.и с   тем, что пьезокварцевые резонаторы св заны с внутренним кольцом по дуговым выступам в пределах углов 10-60, причем через центры, этих дуг проход т оптическа  ось. одно го резонатора и механическа  ось другого . . 3.Датчик по п. 1, отличаю щийс  тем, что вдоль конических перемычек и внутреннего кольца выNU псхпнены два взаимно перпендикул рных СП паза, плоскости которых проход т го через вертикальные оси симметрии датчика , причем ширина пазов в 1,2-3,7 раз меньше диаметра пьезокварцевых резонаторов.

Description

11 Изобретение относитс  к технике измерений механических усилий и может быть использовано в разработках датчиков давлений, перемещений, ускорений и г.д, Известен датчик, состо щий из ли зового резонатора, выполненного в ви де перемычки в пьезокварцевом гдшинд pBj заполненном гелием и закрыгом крышкой из пьезокварца, основанный на преобразователе измер емого параметра в частоту генерации путем всестороннего сжати  пьезокварцевого цилиндра, внутри которого находитс  чувствительный элемент 1 7. Недостатком этого датчика  вл етс  температурна  погрешность, опре дел ема  температурной частотной характеристикой кварцевого резонатора ., Наиболее близким по технической сурдности к изобретению  вл етс  датчик силы, содержащий упругое кольцо с чувствительными элементами, выполнеиными в виде идентичных пьезоэлектрических вибраторов с взаимно перпендикул рными силочувстврпельиьпчи ос ми и укрепленными на торцевых выступах упругого кольца C2j. IТакой преобразователь позвол ет измер ть параметры давлени  в широком диапазоне температур,, однако имеет недостаточную точность и чувст вительность, Цель изобретени  - повыишние точности и чувствительности. Поставленна  цель достигаетс  тем что в датчике силы состо щем из внутреннего кольца, на внутренних выступах которого параллельно один другому симметрично относительно его горизонтальной плоскости симметрии жестко закреплены два дисковых пьезо кварцевых резонатора, сверху и снизу от внутреннего кольца симметрично относительно его горизонтапьной плоскости симметрии размещены два од наковых внешних цилиндрических упругих кольца, соединенных с внутренним кольцом коническими перемьгаками, при чем суммарна  площадь сечений внешних колец в 3-8 раз преБьш ает суммар ную площадь сечений внутреннего коль ца- и конических перемычек,, длина сте нок конических перемычек в 5-20 раз больше их толщины, а угол при верши22 не конуса перемычек выбирают по соотношению: 2 arctg , if - угол при верпшне конуса, рад, рассто ние между внешними кольцами, мы; ошрина внутреннего кольца , мм; внешние диаметры внешних и внутреннего колец, соответственно , мм. Пьезокзарцевые резонаторы св заны с внутренним кольцом по дуговым вы- ступам в пределах углов 10-60, причем через пентры этих дуг проход т оптическа  ось одного резонатора и механическа  ось другого. Кроме того, вдоль конических перемычек и внутреннего кольца выполнены два взаимно перпендикул рных паза, плоскости которых проход т через вертикальные оси симметрии датчика, при- чем ширина пазов в 1,2-3,7 раз меньше диаметра пьезокварцевых резонаторов . На фиг, 1 показана конструкци  датчика силы; на фиг, 2 - сечение внутреннего кольца с установленным в нем пьезокварцевым резонатором дл  двух крайних значений углов . 10 и 60 j на фиг. 3 - зависимости . коэффициента силочувствительности K,j. дл  резонаторов АТ-среза-, на фиг, 4 - варианты установки пьезокварцевых резонаторов на внутренних выступах внутреннего кольца по углам о( 10 и на фиг. 4 обозначены г;игX , и X,оптические оси и механические оси пьезокварцевых резонаторов , причем оси Z и 2 совпадают , поскольку при этом наблюдаетс  максимальна  силочувствительность датчикаj на фиг, 5 - вариант конструкции датчика с выполненными взаимно перпендикул рными пазами. Датчик силы состоит из внутреннего цилиндрического упругого кольца 1, на внутренних выступах 2 которого параллельно один другому и симметрично по отношению к горизонтальной оси симметрии внутреннего, цилиндрического упругого кольца 1 жестко закреплены два дисковых пьезокерамических резонатора 3, Сверху и снизу от внутреннего ц шиндрического упругого кольца симметрично его ос м симметрии расположены два одинаковых внешних цилиндрических упругих кольца 4, соединенных с внутренним упругим кольцом 1 коническими перемычками 5. Кроме того, на фиг, 1 показаны элементы пьезокварцевых резонаторов 3: электроды резонаторов 6 и шейки электродов резонаторов 7. Датчик силы работает следующим образом. После сборки силопередающего элемента и установки пьезокварцевых .резонаторов 3 последние подключаютс  каждый к автогенератору (не показаны выходы которых подключены к входам смесител  (не показан). На выходе смесител  формируетс  сигнал разностной частоты двух колебаний, пропорциональный измер емой силе Р. Датчик (фиг. 1) устанавливаетс  дл  проведени  измерений таким образом ,чтобы силаР была направлена перпендикул рно к внешним плоскост м его внешних колец. Воздействие силы Р, прикладываемой как показано на фиг. 1, вызывает уменьшение рассто ни  ft между внешними кольцами 4 на величину /I Н , что приводит к передаче усили  на внутреннее кольцо 1 и изменению его диаметра с на величину 4cJ . При этом коэффициент преобразовани  деформаций определ етс  как Ж /2 Пьезокварцевые резонаторы 2 вьто нены в виде дисков, на плоскост х к торых напьшены электроды 6, расположенные друг под другом, и шейки электродов 7, подключенные к автоге нераторам. Усилие Р трансформируетс в усилие Р , распредел емое равноме но по торцам резонаторов 3 в пределах дуг, по которым они контактируют с в.нутренними выступами 2 внут реннего кольца 1 (фиг. 4). Этим обе печиваетс  надежный прот женный кон такт внутреннее кольцо - резонаторы улучшающий теплообмен и повышающий надежность элемента. Резонаторы рас положены по отношению к усилию т ким образом, чтобы в пределах углов оС вектора усили  действовали толь 1 24 ко в пределах отрицательной силоувствительности дл  одного резонатора и положительной силочувствительности дл  другого резонатора 3. Достигаетс  это такой установкой резонаторов 3, при которой оптическа  ось одного резонатора и механическа  ось другого резонатора проход т через центры дуг,по которым эти резонаторы контактируют с выступами 2. На фиг. 3 видно, что вдоль оси 2 наблюдаетс  максимальна  отрицательна , а вдоль оси X положительна  чувствительность дисковых резонаторов АТ-среза, используемых в предлагаемой конструкции. Во втором варианте датчика (фиг.5) вдоль перемычек и внутреннего кольца сделаны два взаимно перпендикул рных паза, плоскости которых проход т через вертикальные оси симметрии силопередающего элемента. Этим повьш1аетс  чувствительность датчика за счет уменьшени  его жесткости. Предлагаемый датчик имеет следую-г щие преимущества по сравнению с известными. Погрешности от гистерезиса и невоспроизводимости уменьшаютс  примерно в 2-5 раз, поскольку оба пьезокварцевых резонатора работают только на сжатие, что позвол ет использовать способ непосредственного контакта резонаторов 3 с выступами 2, без промежуточных соединений. Нестабильность частоты генерации, вли юща  на основную погрешность, уменьшена примерно на пор док введением предварительного поджати , необходимого дл  креплени  резонаторов 3. Уменьшены динамические тейпературные погрешности размещением резонаторов внутри силопередающего элемента и обеспечением прот женного контакта по дугам, что улучшает теплообмен и уменьшает градиенты температуры . Расширен диапазон измер емых сил. Увеличен коэффициент преобразовани  деформаций, который в прототипе меньше или равен 1,0, а в предлагаемой конструкции всегда больше единицы , т.е. повьш1ена чувствительность.
ЛпО
20 W
-10

Claims (3)

  1. ДАТЧИК СИЛЫ, состоящий из внутреннего кольца, на внутренних выступах которого параллельно один другому и симметрично относительно его горизонтальной плоскости симметрии жестко закреплены два дисковых пьезокварцевых резонатора, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения точности и чувствительности, сверху и снизу от внутреннего кольца симметрично относительно его горизонтальной плоскости симметрии размещены два одинаковых внешних цилиндрических упругих кольца, соединенных с внутренним кольцом коническими перемычками, причем суммарная площадь сечений внешних колец в
    3-8 раз превышает суммарную площадь сечений внутреннего кольца и конических перемычек, длина стенок конических перемычек в 5-20 раз боль ше их толщины, а угол при вершине конуса перемычек выбирают по соотношению н-ь конуса внешними * где V - угол при вершине перемычек, рад$ Н - расстояние между кольцами, мм;
    h - ширина внутреннего кольца, мм;
    Б А - внешние диаметры внешних и внутреннего колец соответственно, мм. S
  2. 2. Датчик по π. 1, отличающийся тем, что пьезокварцевые резонаторы связаны с внутренним кольцом по дуговым выступам в пределах углов 10-60°, причем через центры, этих дуг проходят оптическая ось. одно го резонатора и механическая ось другого.
  3. 3. Датчик по π. 1, отличающийся тем, что вдоль конических перемычек и внутреннего кольца выполнены два взаимно перпендикулярных паза, плоскости которых проходят через вертикальные оси симметрии датчика, причем ширина пазов в 1,2-3,7 раз меньше диаметра пьезокварцевых резонаторов.
SU843703224A 1984-02-20 1984-02-20 Датчик силы SU1167452A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU843703224A SU1167452A1 (ru) 1984-02-20 1984-02-20 Датчик силы

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU843703224A SU1167452A1 (ru) 1984-02-20 1984-02-20 Датчик силы

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1167452A1 true SU1167452A1 (ru) 1985-07-15

Family

ID=21104482

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU843703224A SU1167452A1 (ru) 1984-02-20 1984-02-20 Датчик силы

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1167452A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5095764A (en) * 1989-06-08 1992-03-17 K-Tron Technologies, Inc. Force transducer and method of manufacturing same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Патент US № 3617780, кл. 73-141, 1967. 2, Авторское свидетельство СССР № 558189, кл. G 01 L 9/08, 1975 (прототип). *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5095764A (en) * 1989-06-08 1992-03-17 K-Tron Technologies, Inc. Force transducer and method of manufacturing same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4550610A (en) Resonator pressure transducer
US4547691A (en) Piezoelectric pressure and/or temperature transducer
CA1189720A (en) Digital pressure transducer
JPS59131135A (ja) 深い油井で使用するための圧電圧力トランスデュ−サ
JPH02189433A (ja) 振動型の力・周波数変換器
KR20030097874A (ko) 가속도 측정기 스트레인 경감 구조
CN104820113A (zh) 一种集成温度敏感单元的石英双梁力频谐振器
US3942049A (en) Piezoelectric pick-up device for measuring pressures within hollow bodies
US4448546A (en) Digital temperature sensor
US4459042A (en) Vibratory digital temperature sensor
JP2004132913A (ja) 感圧素子、及びこれを用いた圧力センサ
RU2690699C1 (ru) Частоторезонансный чувствительный элемент дифференциального давления и частоторезонансный датчик дифференциального давления
US5095763A (en) Load-sensitive resonator beam transducer
US5315874A (en) Monolithic quartz resonator accelerometer
SU1167452A1 (ru) Датчик силы
US4739660A (en) Accelerometer with vibrating element
US4515016A (en) Elastic surface wave accelerometers
JPS6063517A (ja) 位相変調器
Paros Precision Digital Pressure
JPH0525057B2 (ru)
CN87104176A (zh) 谐振筒式压力传感器
JPH0567912B2 (ru)
JPH10267663A (ja) 角速度センサ
SU1190215A1 (ru) Пьезодатчик
RU2623182C1 (ru) Пьезорезонансный чувствительный элемент абсолютного давления