SU659917A1 - Силоизмерительный преобразователь с частотным выходом - Google Patents

Description

3

Кроме того, виброперемычки резонатора соединены с унругим элементом и поперечными перемычками посредством упругих шарниров.

На фиг. 1 приведена схема конструкции преобразовател  с резонатором, работающим , например, на второй гармонике колебаний; на фиг. 2 - конструкци  измерительного преобразовател  с частотным выходом в случае работы его резонатора на первой гармонике колебаний с отличи ми, обеспечивающими более линейную выходную характеристику; там же показано соединение стержней резонатора с остальными част ми конструкции через упругие шарниры .

Измерительный частотный преобразователь содержит упругий элемент 1, изготовленный с ним за одно целое резонатор 2 и систему возбуждени  3.

Конкретна  форма упругого элемента непосредственно не касаетс  существа изобретени  и обобщенно представлена в виде кольца.

Резонатор 2 содержит виброперемычки 4, выполненные, например, в виде стержней, имеющих пр моугольное поперечное сечение или сечение в форме треугольника. Виброперемычки 4 расположены в плоскости колебаний резонатора 2, совпадающей с плоскостью чертежа симметрично относительно общей продольной оси резонатора X - д: и соединены между собой поперечными перемычками 5, расположенными на одинаковых рассто ни х от концов виброперемычек перпендикул рно общей продольной оси резонатора 2.

Рассто ние от концов виброперемычек 4 до геометрических осей поперечных перемычек 5, перпендикул рных общей продольной оси резонатора 2, должны быть выбраны таким образом, чтобы точки 6 пересечени  геометрических осей с продольной осью резонатора 2 совпадали с пучност ми форм колебаний резонатора 2.

Система возбуждени  3  вл етс  частью электромеханического генератора с резонатором 2. Здесь эта система показана состо щей , в частности, из приемника 7 колебаний , возбудител  8 колебаний, расположенных с зазором относительно резонатора 2 и св занных с входом и выходом усилител  9.

В конструкции на фиг. 2 части 10 виброперемычек 4, выполненных в виде стержней , по обе стороны поперечной перемычкн 5 расположены под острым углом по отношению к продольной оси X-X резонатора 2 и образуют ромб.

Поперечна  перемычка 5, соедин юща  виброперемычки 4, выполнена в виде пружины . Рассто ние между виброперемычками 4 должно быть выбрано из услови  получени  необходимого момента инерции сечени  резонатора 2, который при заданной

4

длине резонатора обеспечивает требуемое значение начальной частоты его колебаний. При значени х «критической силы вибронеремычек резонатора 2, близких к нулю, жесткость упругого элемента I должна быть достаточной, чтобы создать в виброперемычках 4 резонатора 2 предварительные нат жени , обеспечивающие устойчивые поперечные колебани  резонатора 2.

Резонатор с виброперемычками, имеющими запас по продольной устойчивости, может работать и без его предварительного раст жени , а также при изменении направлени  приложенных к резонатору сил.

в последнем случае целесообразно соедин ть концы частей 10 виброперемычек 4 с упругим элементом и поперечными перемычками через упругие шарниры 11. Преобразователь работает следующим

образом.

Сила Р или друга  измер ема  величина , преобразованна  в силу, воздействует на упругий элемент 1, который по отношению к силе  вл етс  первым звеном цепи

преобразовани , обеспечивающим кинематические и (или) силовые преобразовани  дл  передач ик концам резонатора 2 расчетных усилий ,Л в требуемом направлении. Начальна  частота резонатора 2 при Р 0

и заданной длине резонатора определ етс  его поперечной жесткостью, включа  дополнительную жесткость, внесенную в случае предварительного нат га виброперемычек резонатора. Автоколебани  резонатора

2 обеспечиваютс  системой возбуждени  3. При воздействии снлы Р, продольные силы N измен ют поперечную жесткость резонатора 2 и св занную с ней частоту колебаний . В этой части работа предлагаемого измерительного преобразовател  с частотным выходом принципиально не отличаетс  от работы известных аналогичных устройств. Особенности работы конструкции согласно фиг. 2 состо т в том, что изменение частоты резонатора происходит не только за счет изменени  его поперечной жесткости, вызванной силами Л, но и за счет изменени  момента инерции сечени , измен ющегос  под действием этой же силы.

При действии раст гивающей силы N части 10 виброперемычек 4 поворачиваютс  таким образом, что угол между ними увеличиваетс . При значении Л, соответствующей 0,7-0,8 Рмакс, угол а приближаетс  к 180°, нелинейно уменьша  при этом момент инерции и соответственно частоту резонатора . Это выравнивает начальный участок его характеристика и она в целом становитс  более линейной. Если сила N сжимает резонатор, то момент инерции возрастает , дополнительно повыша  частоту, что выравнивает характеристику ближе к ее конечному участку.

Повышение стабильности работы автоге5

нератсра вызываетс  более высокой добротностью резонатора, обусловленной тем, что уменьшаетс  потер  энергии через его св зи с упругим элементом, так как суммарный изгибающий момент в виброперемычках рассматриваемого резонатора, меньше соответствующего момента сплошного резонатора.

Уменьшение мощности, необходимой дл  раскачки резонатора, вызвано тем, что уменьшена обща  масса резонатора, между частицами которой имеетс  внутреннее трение .

Температурна  погрешность сплошных резонаторов в основном определ етс  изменением их поперечной л есткости за счет изменени  температурного коэффициента модул  упругости. В св зи с тем, что момент инерции виброперемычек рассматриваемого резонатора существенно меньше общего момента инерции резонатора, изменение их жесткости под вли нием температуры относительно мало вли ет на общую жесткость, а следовательно, и на температурную погрешность.

Выполнение резонатора измерительного преобразовател  с частотным выходом в виде по меньшей мере двух расположенных в плоскости колебаний виброперемычек, соединенных между собой поперечными перемычками , позвол ет существенно улучшить метрологические качества высокочастотного резонатора.

Claims (3)

1. Силоизмерительный преобразователь с частотным выходом, содержащий упругий

элемент, изготовленный за одно целое с ним резонатор, систему возбуждени  и измерени  частоты поперечных колебаний, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, резонатор выполнен в виде по меньшей мере двух расположенных в плоскости колебаний симметрично относительно общей продольной оси резонатора чувствительных виброперемычек, которые

соединены между собой одной или несколькими поперечными перемычками, расположенными на одинаковых рассто ни х от концов виброперемычек перпендикул рно общей продольной оси резонатора.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  иелинейности выходной характеристики преобразовател , поперечна  перемычка выполнена в виде пружины, соедин ющей

между собой середины виброперемычек, выполненных в виде стержней, например, пр моугольного сечени , причем части каледого стержн  с двух сторон от пружины расположеиы под острым углом к продольной оси резонатора, образу  ромб.

3. Преобразователь по пп. 1 и 2, отличающийс  тем, что виброперемычки резонатора соединены с упругим элементом и поперечными перемычками посредством

упругих шарниров.

Источники информации, прин тые во ванимание при экспертизе 1. Новицкий В. П. и др. Цифровые приборы с частотными датчиками. Л., «Энерги , 1970.

2 Авторское свидетельство СССР № 142462, кл. G OIL 1/10, 1960.

l j tнocmь „