SU1500874A1

SU1500874A1 - Force sensor

Info

Publication number: SU1500874A1
Application number: SU874293597A
Authority: SU
Inventors: Алексей Владимирович Кирюхин; Александр Геннадьевич Чистяков
Original assignee: Предприятие П/Я М-5717
Priority date: 1987-08-03
Filing date: 1987-08-03
Publication date: 1989-08-15

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерени динамических сил. Целью изобретени вл етс повышение стабильности и точности. Цель достигаетс тем, что корпус выполнен в виде крышки 4 и основани 2, которое снабжено предварительно поджатым крепежным элементом с прижимной гайкой 1, расположенной между крышкой 4 и чувствительным элементом 3, при этом поверхности крышки 4, контактируют с поверхност ми крепежного элемента с гайкой 1, а обращенные одна к другой поверхности крышки 4, основани 2 и крепежного элемента с прижимной гайкой 1 отшлифованы. При приложении измер емого усили к крышке это усилие перераспредел етс между чувствительным элементом и стенками корпуса, чувствительный элемент деформируетс и на его выводах по вл етс сигнал, пропорциональный измер емой силе. 2 ил.The invention relates to a measurement technique and can be used to measure dynamic forces. The aim of the invention is to increase stability and accuracy. The goal is achieved in that the casing is made in the form of a lid 4 and a base 2, which is provided with a pre-clamped fastening element with a pressure nut 1 located between the lid 4 and the sensing element 3, while the surfaces of the lid 4 are in contact with the surfaces of the fastening element with nut 1 , and facing one another to the surface of the cover 4, the base 2 and the fastening element with the clamping nut 1 are polished. When a measured force is applied to the cover, this force is redistributed between the sensing element and the walls of the body, the sensitive element is deformed and a signal proportional to the measured force appears on its outputs. 2 Il.

Description

Изобретение относитс к измерительным пьезоэлектрическим преобразовател м и может быть использовано дл измерени динамических сил при больших статических нагрузках.This invention relates to piezoelectric transducers and can be used to measure dynamic forces at high static loads.

Цель- изобретени - повышение стабильности и точности.The purpose of the invention is to increase stability and accuracy.

На фиг. 1 показано устройство, разрез , на фиг. 2 - то же, с упругим элементом.FIG. 1 shows a device, a section, in FIG. 2 - the same, with an elastic element.

Датчик состоит из крепежного элемента с прижимной гайкой 1, установленных внутри корпуса 2 в виде основани , чувствительного элемента 3. Крьшка 4 крепитс к корпусу 2 и чувствительному - элементу 3 болтами 5 и 6. В качестве чувствительного элемента 3 установлен пьезодатчик.силы Изол ци от корпуса осуществл етс электроизол ционными прокладками 7 и 8, резьбовые отверсти 9 в крышке и дне датчика служат дл его креплени к объекту.The sensor consists of a fastening element with a pressure nut 1 installed inside the housing 2 as a base, a sensing element 3. The cap 4 is attached to the housing 2 and the sensitive element 3 is bolted to 5 and 6. As a sensitive element 3, piezoelectric force Isolation is installed the housing is carried out by electrically insulating gaskets 7 and 8, the threaded holes 9 in the lid and bottom of the sensor serve to fasten it to the object.

Датчик работает следующим образдм Внешн статическа нагрузка на датчик силы передаётс крышкой 4 одновременно на чувствитеЛьньй элемент 3 и стенки корпуса 2. Поскольку пло- 1цадь и жесткость стенок корпуса зна- - чительно превьшают площадь и жесткость чувствительного элемента, то на-чувствительный элемент приходитс значительно меньша часть этой нагрузки и величина предварительной зат жки при этом измен етс мало, чем обеспечиваетс стабильность чувствительности датчика при нагрузках на пор док больших, чем дл известного датчика. Уменьшение при этом чувствительности датчика несущественно , так как в датчиках большой грузоподъемности чувствительность приходитс уменьшать на пор док и более установкой дополнительной емкости дл обеспечени электрической прочности измерительного тракта Выеока жесткость датчика, обусловленна его корпусом 2, расшир ет частотный диапазон измерений при установке под амортизатор, а также защищает хрупкую керамику от ударов перекосов и перегрузок.The sensor works as follows. The external load on the force sensor is transmitted by the cover 4 simultaneously to the sensing element 3 and the walls of the housing 2. Since the square and rigidity of the walls of the housing significantly exceed the area and rigidity of the sensitive element, the sensitive element is much less this part of the load and the pre-tightening value change little in this way, which ensures the stability of the sensitivity of the sensor when loads are on an order of magnitude larger than for a known sensor . At the same time, the sensitivity of the sensor decreases insignificantly, since in high capacity sensors, sensitivity must be reduced by an order and more by installing additional capacity to ensure the electrical strength of the Vyokyok measuring path, the sensor rigidity due to its body 2 expands the frequency range of measurements when installed under the shock absorber, and also protects fragile ceramics from shock and overload.

Значительна толщина корпуса 2 и крышки 4 преп тствуют, передачеThe thickness of the body 2 and the cover 4 is significant, preventing

деформаций опорных поверхностей, которыми обусловлена тензочувствитель- ность известного датчика, на чувст- вительный элемент.deformations of the bearing surfaces, which cause the resistance of a known sensor, to a sensitive element.

При дополнительной установке упругого элемента 10 между крышкой корпуса и крепежным элементом чем меньше жесткость упругого элемента, тем выше стабильность и грузоподъемность , но тем меньше чувствительность датчика. Поэтому, в каждом конкретном случае жесткость упругого элемента необходимо рассчитывать, исход из допустимого уменьшени чувствительности датчика силы. Например , при установке упругого элемента с .жесткостью в п ть раз меньшей- жесткости чувствительного элемента , допустима нагрузка-на элемент вырастает в п ть раз, и в п ть раз упадет его чувствительность.With the additional installation of the elastic element 10 between the housing cover and the fastener, the lower the stiffness of the elastic element, the higher the stability and carrying capacity, but the lower the sensitivity of the sensor. Therefore, in each particular case, the stiffness of the elastic element must be calculated based on the allowable decrease in the sensitivity of the force sensor. For example, if an elastic element with rigidity is installed five times smaller than the stiffness of the sensitive element, the load-on-element is allowed to increase five times, and its sensitivity will fall five times.

Электроизол ционные прокладки 7 и 8, установленные между чувствительным элементом и корпусом, не позвол ют образоватьс контуру заземлени при многоканальных и-змерени х , и устран ют сигнал-помеху.Electroisolation strips 7 and 8, installed between the sensing element and the housing, do not allow the formation of a ground loop for multichannel measurements, and eliminate signal-to-noise.

Claims

1. A force sensor, comprising a housing and a sensing element mounted therein, characterized in that, in order to increase stability and accuracy, the housing is designed as a lid and base in contact with each other, which is provided with a fastening element with a screw nut located between: and pre-pressed, sensitive element, the surface of the fastener with a nut in contact with the surface of the claw, and

facing one another surface of the base, cover and fastener with a nut are ground.

2, the sensor according to claim 1, characterized in that an elastic element is installed between the spacer and the fastening element, and the cross section of the body walls is larger than the area of the sensing element, no less than an order of magnitude.

tb -.- (re $ .g