×
19.01.2018
218.016.01b2

Чувствительный элемент

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к измерительной технике, в частности может быть использовано для надежного и точного измерения усилий в широком диапазоне, в том числе и малой величины. Заявленный чувствительный элемент содержит упругий стержень с нарезкой глубиной 1,5-2 диаметра тензорезисторной проволоки, оба конца которого снабжены рычагами одинаковой длины и расположены перпендикулярно оси упругого стержня, и тензорезисторную проволоку сжатия и растяжения, разнонаправленно расположенную с натягом во впадинах нарезки, при этом поперечное сечение упругого стержня выполнено в виде прямоугольника с криволинейными сторонами, выпуклыми наружу, с фасками круглой формы, а нарезка выполнена на фасках упругого стержня с шагом, большим диаметра тензорезисторной проволоки, при этом рычаги установлены на большей криволинейной стороне упругого стержня, а на меньшей криволинейной стороне закреплены анкерные концы тензорезисторной проволоки. Технический результат заключается в повышении точности измерений динамических нагрузок в широком диапазоне, в том числе нагрузок малой величины. 5 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к измерительной технике и, в частности, может быть использовано для надежного и точного измерения усилий в широком диапазоне, в том числе и малой величины.

Известен тензорезисторный датчик силы, который содержит корпус в виде параллелограмма, образованного верхней и нижней гранями и двумя сквозными поперечными отверстиями с перемычкой - чувствительным элементом между ними и тензорезисторы, размещенные в зонах максимальных деформаций на прилегающих поверхностях отверстий выше и ниже нейтральной оси корпуса [Пат. RU 2437070, МПК G01L 1/22; 20.12.2011].

Недостатком указанной конструкции является то, что измеряемое усилие, воздействуя на верхнюю грань корпуса, перемещается в направлении силы и происходит поворот перемычки и деформация тензорезисторов, что уменьшает плечо приложения силы. Поэтому оказывается нелинейной зависимость деформации тензорезисторов от измеряемого усилия, что уменьшает точность измерения. Кроме того, для измерения усилий малой величины необходимо увеличить длину корпуса, что увеличивает массу подвижной части, а это уменьшает точность измерения. При этом надежность работы, приклеенных тензорезисторов невысока. Это объясняется тем, что воздействия вибрационных нагрузок с кратковременным увеличением амплитуды разрушают клеевую прослойку. Поэтому указанный тензорезисторный датчик силы не получил применения для измерения динамических нагрузок.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является чувствительный элемент, содержащий упругий цилиндрический стержень, оба конца которого снабжены рычагами одинаковой длины и расположены перпендикулярно оси. Упругий стержень имеет на боковой поверхности нарезку, и в ее пазах прижата с помощью натяга тензорезисторная проволока, тензорезисторов сжатия и растяжения [А.с. SU №1550339, МПК G01L 1/22; 15.03.1990].

Недостатком указанной конструкции является затруднительность размещения тензорезисторной проволоки в пазах нарезки, так чтобы проволока не касалась корпуса чувствительного элемента. Кроме того, чувствительный элемент под воздействием измеряемой нагрузки испытывает деформацию кручения и изгиба. Причем при изгибе длина тензорезисторной проволоки, расположенной в верхней части, увеличивается, а в нижней - уменьшается и в сумме - измеряется только деформация кручения. Однако увеличение деформации части тензорезисторной проволоки снижает верхний предел измеряемого усилия.

Задачей изобретения является создание новой технологичной конструкции чувствительного элемента, позволяющего измерять динамические нагрузки в широком диапазоне с высокой точностью и надежностью, в том числе нагрузок малой величины.

Достигаемый технический результат заключается в повышении точности измерений динамических нагрузок в широком диапазоне, в том числе нагрузок малой величины.

Поставленный технический результат достигается тем, что чувствительный элемент, содержащий упругий стержень с нарезкой глубиной 1,5-2 диаметра тензорезисторной проволоки, оба конца которого снабжены рычагами одинаковой длины и расположены перпендикулярно оси упругого стержня, и тензорезисторную проволоку сжатия и растяжения, разнонаправлено расположенную с натягом во впадинах нарезки, при этом поперечное сечение упругого стержня выполнено в виде прямоугольника с криволинейными сторонами, выпуклыми наружу, с фасками круглой формы, а нарезка выполнена на фасках упругого стержня с шагом, большим диаметра тензорезисторной проволоки, при этом рычаги установлены на большей криволинейной стороне упругого стержня, а на меньшей криволинейной стороне закреплены анкерные концы тензорезисторной проволоки.

Предлагаемый чувствительный элемент отличается от прототипа тем, что поперечное сечение упругого стержня выполнено в виде прямоугольника с криволинейными сторонами, выпуклыми наружу, с нарезкой, выполненной только на малой части упругого цилиндрического стержня, а именно на фасках, круглой формы. Это позволяет упростить технологичность конструкции, значительно уменьшая общую трудоемкость по ее производству, так как нет необходимости располагать тензорезисторную проволоку во впадинах нарезки по всей поверхности, достаточно зафиксировать ее на фасках.

Расположение в конструкции рычагов к одной большей криволинейной стороне упругого стержня позволяет уменьшить деформацию изгиба упругого стержня, поэтому тензорезисторная проволока, расположенная на меньших сторонах сечения будет растягиваться на малую величину пропорционально шагу нарезки. А так как шаг мал и сравним с диаметром тензорезисторной проволоки, то и деформация тензорезисторной проволоки, будет незначительной. Поэтому расширяется предел измерения нагрузок, в том числе и малой величины.

На фиг. 1 изображен чувствительный элемент – вид спереди, на фиг. 2 изображен чувствительный элемент, вид сверху, на фиг. 3 изображен чувствительный элемент, в поперечном разрезе, на фиг. 4 показано расположение тензорезисторной проволоки растяжения в нарезке вид А и на фиг. 5 - разрез Б-Б, поясняющий фаску с нарезкой.

Чувствительный элемент содержит упругий стержень 1, оба конца которого снабжены рычагами 2 и 3 одинаковой длины и установленными на большей криволинейной стороне упругого стержня 1. Поперечное сечение упругого стержня 1 выполнено в виде прямоугольника с криволинейными сторонами, выпуклыми наружу, и с фасками круглой формы. Нарезка 4 выполнена на фасках, глубина нарезки составляет 1,5-2 диаметра тензорезисторной проволоки, и поэтому деформация ее растяжения не зависит от глубины нарезки. Тензорезисторные проволоки растяжения 5, 6 и сжатия 7, 8 с натягом размещены на поверхности упругого стержня 1 и зафиксированы с помощью клея 9 (фиг. 5) во впадинах нарезки 4, выполненной на фасках круглой формы упругого стержня 1. Шаг нарезки 4, выполненный больше диаметра тензорезисторной проволоки, позволяет расположить отдельно каждый ее виток на боковой поверхности упругого элемента 1 (фиг. 4). Анкерные концы 9 тензорезисторной проволоки 5-8 расположены на меньшей боковой поверхности упругого стержня 1.

Предлагаемый чувствительный элемент (фиг. 1) работает следующим образом.

Измеряемая нагрузка P приложена к рычагам 2 и 3. При этом место приложения на рычаге 2 и закрепления на рычаге 3 показано на фиг 1 условно закрашенной окружностью малой величины, а на фиг. 2 закрепление показано штриховкой, примыкающей к рычагу 2.

В результате упругий цилиндрический стержень будет испытывать деформацию кручения и изгиба. Поэтому тензорезисторная проволока тензорезисторов 5 и 6 будет растягиваться, а тензорезисторов 7 и 8 - сжиматься.

Следовательно, их включение по схеме полного электрического дифференциального моста на выходе даст электрическое напряжение, которое пропорционально деформации, что и является мерой измеряемого усилия.

Расположение в конструкции чувствительного элемента рычагов к одной большей криволинейной стороне упругого стержня позволяет уменьшить деформацию изгиба упругого стержня. Поэтому деформация от изгиба для предлагаемой конструкции будет определяться по известной формуле, которую запишем в виде:

где P - величина измеряемой нагрузки, - длина упругого стержня, b - ширина сечения стержня h - высота сечения стержня, Е- модуль упругости материала стержня (фиг. 1, фиг. 2). Деформация изгиба для прототипа будет определяться также по известной формуле, в наших обозначениях она будет иметь вид:

Здесь c - геометрическая длина рычага и D - диаметр упругого стержня в прототипе (фиг. 1). Полагая b=D и а высоту сечения стержня, равной h=1,25×D, получаем, что деформация изгиба стержня предлагаемой конструкции составляет 77% деформации изгиба упругого стержня в прототипе. Поэтому предлагаемую конструкцию можно использовать для измерения больших нагрузок, по сравнению с прототипом, что расширяет диапазон измерения нагрузок.

Отметим также, что в предлагаемом чувствительном элементе длина участка проволоки, расположенная на короткой стороне сечения, будет пропорциональна шагу нарезке и равна 0,003×b, а в прототипе тензорезисторная проволока расположена под углом 45° к оси упругого стержня, поэтому длина участка растяжения будет приблизительно равна 0,7×b (фиг. 3). Следовательно, величина деформации изгиба в предлагаемой конструкции значительно меньше, чем в прототипе, что также расширяет диапазон измерения нагрузок в сторону увеличения их значений.

Отметим, что величина деформации тензорезисторной проволоки тензорезисторов растяжения 5, 6, и тензорезисторов сжатия 7 и 8 пропорциональна длине рычага. Поэтому, если расположить рычаг 3 с противоположной стороны упругого стержня 1, то величина деформации тензорезисторов растяжения 5, 6 и сжатия 7 и 8 будет такой же, как и для варианта, представленного на фиг. 1, 2 и 3.

Таким образом, упругий стержень чувствительного элемента с сечением в виде прямоугольника с криволинейными выпуклыми сторонами и фасками круглой формы, с выполненной на них нарезкой для размещения тензорезисторной проволоки, а также расположения на его большей криволинейной поверхности рычагов чувствительного элемента, обеспечивают повышение точности измерений динамических нагрузок в широком диапазоне, в том числе нагрузок малой величины.

Чувствительный элемент, содержащий упругий стержень с нарезкой глубиной 1,5-2 диаметра тензорезисторной проволоки, оба конца которого снабжены рычагами одинаковой длины и расположены перпендикулярно оси упругого стержня, и тензорезисторную проволоку сжатия и растяжения, разнонаправленно расположенную с натягом во впадинах нарезки, отличающийся тем, что поперечное сечение упругого стержня выполнено в виде прямоугольника с криволинейными сторонами, выпуклыми наружу, с фасками круглой формы, а нарезка выполнена на фасках упругого стержня с шагом, большим диаметра тензорезисторной проволоки, при этом рычаги установлены на большей криволинейной стороне упругого стержня, а на меньшей криволинейной стороне закреплены анкерные концы тензорезисторной проволоки.
Чувствительный элемент
Чувствительный элемент
Чувствительный элемент
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 366 items.
20.08.2014
№216.012.ec04

Упругий элемент тензорезисторного датчика силы

Изобретение относится к весовой технике, в частности к упругим элементам датчиков силы, предназначенных для точного измерения силы небольшой величины в широком диапазоне. Заявленный упругий элемент тензорезисторного датчика силы выполнен за одно целое и содержит упругое кольцо, силовводящие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526228
Дата охранного документа: 20.08.2014
20.11.2014
№216.013.0857

Тензорезисторный датчик силы

Изобретение относится к весовой технике, в частности к тензорезисторным датчикам силы, предназначенным для точного измерения сил, в том числе в агрессивных средах. Тензорезисторный датчик силы содержит жесткий центр, силовводяшую оболочку, кольцевой силопреобразователь, ограниченный изнутри...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533536
Дата охранного документа: 20.11.2014
20.11.2014
№216.013.08a8

Устройство для токарной обработки нежестких деталей

Устройство состоит из базового корпуса, закрепляемого в продольном пазу стандартного резцедержателя универсального токарного станка, на продольных направляющих качения которого установлен резцедержатель с жестко закрепленным резцом. Между резцедержателем и базовым корпусом установлен силовой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533617
Дата охранного документа: 20.11.2014
10.05.2015
№216.013.4975

Силочувствительный элемент

Изобретение относится к весовой технике, в частности к датчикам силы, для точного измерения небольших усилий в широком диапазоне. Силочувствительный элемент содержит упругое кольцо с тензорезисторами, два жестких кольца меньшего и большего диаметров, радиальные рычаги по своим концам снабжены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550312
Дата охранного документа: 10.05.2015
13.01.2017
№217.015.8863

Туннель для автодорог, железных дорог и метрополитенов

Изобретение относится к горному и подземному строительству, в частности к конструкциям туннелей для автодорог, железных дорог и метрополитенов. Туннель для автодорог, железных дорог и метрополитенов с защитной обделкой, имеющий поперечное сечение в виде фигуры постоянной ширины. Поперечное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602533
Дата охранного документа: 20.11.2016
13.01.2017
№217.015.9187

Производные 2-(адамант-2-ил)этиламина, обладающие потенциальной противовирусной активностью

Изобретение относится к новым адамантансодержащим аминам нижеуказанной общей формулы, конкретно к 2-(адамант-2-ил)пентан-1-амину и 2-(адамант-2-ил)фенилэтил-1-амину, Новые соединения проявляют антивирусную активность. В общей формуле R=СН, СН. 1 табл., 2 пр.
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605698
Дата охранного документа: 27.12.2016
25.08.2017
№217.015.a63b

Продольная галерея-потерна бетонной плотины

Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к конструкциям продольных галерей-потерн бетонных плотин. Продольная галерея-потерна 5 бетонной плотины 1 выполнена в поперечном сечении в виде треугольника Рело. Причем один из углов треугольника Рело направлен в верхнюю...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002608066
Дата охранного документа: 12.01.2017
25.08.2017
№217.015.a9ef

Грунтовая плотина, возводимая на слабых основаниях в районах с повышенной сейсмичностью

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при возведении грунтовых сооружений на слабых основаниях в районах с повышенной сейсмичностью. Грунтовая плотина, возводимая на слабых основаниях в районах с повышенной сейсмичностью, включает криволинейную с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611805
Дата охранного документа: 01.03.2017
25.08.2017
№217.015.aa09

Напорный туннель округлой формы для гидроэлектростанций

Изобретение относится к гидротехническому строительству и предназначено для напорных туннелей гидроэлектростанций с обделкой. Напорный туннель округлой формы для гидроэлектростанций включает выработку 3 с углами и со сводом во вмещающей туннель породе и бетонную обделку 2 с расположенными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611718
Дата охранного документа: 28.02.2017
25.08.2017
№217.015.aa6f

Дренажная труба

Изобретение относится к мелиорации, а именно к дренажным трубам. Дренажная труба с перфорационными отверстиями 3 в поперечном сечении выполнена в виде треугольника Рело и имеет донную часть 1 и боковые части 2. Один из углов 4 треугольника Рело расположен в верхней сводной части трубы....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611803
Дата охранного документа: 01.03.2017
Showing 1-10 of 96 items.
20.08.2014
№216.012.ec04

Упругий элемент тензорезисторного датчика силы

Изобретение относится к весовой технике, в частности к упругим элементам датчиков силы, предназначенных для точного измерения силы небольшой величины в широком диапазоне. Заявленный упругий элемент тензорезисторного датчика силы выполнен за одно целое и содержит упругое кольцо, силовводящие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526228
Дата охранного документа: 20.08.2014
20.11.2014
№216.013.0857

Тензорезисторный датчик силы

Изобретение относится к весовой технике, в частности к тензорезисторным датчикам силы, предназначенным для точного измерения сил, в том числе в агрессивных средах. Тензорезисторный датчик силы содержит жесткий центр, силовводяшую оболочку, кольцевой силопреобразователь, ограниченный изнутри...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533536
Дата охранного документа: 20.11.2014
20.11.2014
№216.013.08a8

Устройство для токарной обработки нежестких деталей

Устройство состоит из базового корпуса, закрепляемого в продольном пазу стандартного резцедержателя универсального токарного станка, на продольных направляющих качения которого установлен резцедержатель с жестко закрепленным резцом. Между резцедержателем и базовым корпусом установлен силовой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533617
Дата охранного документа: 20.11.2014
10.05.2015
№216.013.4975

Силочувствительный элемент

Изобретение относится к весовой технике, в частности к датчикам силы, для точного измерения небольших усилий в широком диапазоне. Силочувствительный элемент содержит упругое кольцо с тензорезисторами, два жестких кольца меньшего и большего диаметров, радиальные рычаги по своим концам снабжены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550312
Дата охранного документа: 10.05.2015
13.01.2017
№217.015.8863

Туннель для автодорог, железных дорог и метрополитенов

Изобретение относится к горному и подземному строительству, в частности к конструкциям туннелей для автодорог, железных дорог и метрополитенов. Туннель для автодорог, железных дорог и метрополитенов с защитной обделкой, имеющий поперечное сечение в виде фигуры постоянной ширины. Поперечное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602533
Дата охранного документа: 20.11.2016
13.01.2017
№217.015.9187

Производные 2-(адамант-2-ил)этиламина, обладающие потенциальной противовирусной активностью

Изобретение относится к новым адамантансодержащим аминам нижеуказанной общей формулы, конкретно к 2-(адамант-2-ил)пентан-1-амину и 2-(адамант-2-ил)фенилэтил-1-амину, Новые соединения проявляют антивирусную активность. В общей формуле R=СН, СН. 1 табл., 2 пр.
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605698
Дата охранного документа: 27.12.2016
25.08.2017
№217.015.a63b

Продольная галерея-потерна бетонной плотины

Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к конструкциям продольных галерей-потерн бетонных плотин. Продольная галерея-потерна 5 бетонной плотины 1 выполнена в поперечном сечении в виде треугольника Рело. Причем один из углов треугольника Рело направлен в верхнюю...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002608066
Дата охранного документа: 12.01.2017
25.08.2017
№217.015.a9ef

Грунтовая плотина, возводимая на слабых основаниях в районах с повышенной сейсмичностью

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при возведении грунтовых сооружений на слабых основаниях в районах с повышенной сейсмичностью. Грунтовая плотина, возводимая на слабых основаниях в районах с повышенной сейсмичностью, включает криволинейную с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611805
Дата охранного документа: 01.03.2017
25.08.2017
№217.015.aa09

Напорный туннель округлой формы для гидроэлектростанций

Изобретение относится к гидротехническому строительству и предназначено для напорных туннелей гидроэлектростанций с обделкой. Напорный туннель округлой формы для гидроэлектростанций включает выработку 3 с углами и со сводом во вмещающей туннель породе и бетонную обделку 2 с расположенными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611718
Дата охранного документа: 28.02.2017
25.08.2017
№217.015.aa6f

Дренажная труба

Изобретение относится к мелиорации, а именно к дренажным трубам. Дренажная труба с перфорационными отверстиями 3 в поперечном сечении выполнена в виде треугольника Рело и имеет донную часть 1 и боковые части 2. Один из углов 4 треугольника Рело расположен в верхней сводной части трубы....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611803
Дата охранного документа: 01.03.2017
+ добавить свой РИД