×
03.07.2020
220.018.2dcb

Датчик механических величин

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для преобразования динамических механических величин, в том числе вибрационного и ударного ускорения в электрический сигнал, и может быть использовано в различных отраслях, в частности, строительной, для сейсмических измерений, экспериментальных исследований. Технический результат - повышение надежности и достоверности преобразований динамических механических величин в электрический сигнал в широком диапазоне нагрузок и частот. Датчик механических величин состоит из Г-образной опоры, выполненной из электроизоляционного материала, упругой металлической пластины, инерционного элемента. В вертикальную стенку опоры жестко защемлена с одного конца горизонтально расположенная упругая металлическая пластина. Инерционный элемент крепится на другом конце пластины. Обе поверхности пластины, примыкающие к месту защемления, находятся в контакте с электролитом двух электрохимических ячеек. Каждая ячейка выполнена в виде полой четвертьсферы из эластичного электроизоляционного материала, одна дугообразная плоская поверхность корпуса которой приклеена к горизонтальной поверхности пластины, а другая - к вертикальной стенке опоры. Токосъемные противоэлектроды ячеек выполнены из металла пластины, герметично заделаны в вертикальной стенке опоры, одни их свободные концы находятся в контакте с электролитом ячеек, а другие - выведены из стенки опоры. 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для преобразования динамических механических величин, в том числе, вибрационного и ударного ускорения, в электрический сигнал и может быть использовано в различных отраслях в частности, в строительной, для сейсмических измерений, экспериментальных исследований.

Известен датчик механических величин с балочным консольно закрепленным изгибным упругим элементом и тензорезисторными преобразователями его деформации в электрический сигнал [http://tokves.ru/datchiki-balochnyie.html?yclid=1736387897797397239].

Недостатками такого датчика являются:

а) необходимость источника питания мостовой схемы, что увеличивает энергопотребление;

б) возможна неполная передача деформации от упругого элемента к тензорезистору через клеевой слой, свойства которого зависят от внешних условий (температуры, влажности), старения, характера измеряемых нагрузок.

Известен датчик механических величин [В.В. Янчич. Пьезоэлектрические датчики вибрационного и ударного ускорения. Учеб. Пособие. Ростов-на-Дону, 2008, С.49, рис. 3.4 б; http://diss.seluk.ru/m-elektrotelmika/474496-1-yanchich-pezoelektricheskie-datchiki-vibracionnogo-udarnogo-uskoreniya-uchebnoe-posobie-rostov-na-donu-2008-recenzenti-docent-ka.php], принятый за прототип, состоящий из элемента консольного типа, пьезоэлемента и инерционного элемента. Консоль выполнена в виде металлической Г-образной опоры, в вертикальную стенку которой жестко защемлена с одного конца упругая горизонтально расположенная металлическая пластина с инерционным элементом на другом конце, пьезоэлемент приклеен в зоне максимальных механических напряжений пластины, возникающих при ее изгибе под действием измеряемой величины. Недостатками такого датчика являются:

а) хрупкость пьезоэлемента и зависимость его характеристик от внешних условий и условий эксплуатации;

б) клеевой слой, который является промежуточным элементом в передаче деформации, имеет невысокую прочность и надежность, а также отрицательно влияет на временную и температурную стабильность метрологических характеристик;

в) возникновение чувствительности к ротационным колебаниям, вызванных тем, что центры масс пьезоэлектрического и инерционного элементов разнесены на некоторое расстояние и не совпадают с центром инерции устройства;

г) высокоомное выходное сопротивление, создающее трудности в регистрации измеряемой величины и помехоустойчивости.

Общей проблемой измерения неэлектрических величин (усилий, давлений, вибрации и пр.) датчиками подобного вида с первичным преобразователем в виде чувствительного упруго демпфируемого элемента, вторичного преобразователя (тензорезистора, пьезоэлемента) и клеевого слоя между ними, является снижение надежности и достоверности преобразований измеряемой величины в электрический сигнал.

Изобретение направлено на решение задачи по повышению надежности и достоверности преобразований динамических механических величин в электрический сигнал в широком диапазоне нагрузок и частот. Техническим результатом является прямое преобразование деформации чувствительного упругого элемента в электрический сигнал.

Технический результат достигается датчиком механических величин, состоящим из элемента консольного типа в виде Г-образной опоры, в вертикальную стенку которой жестко защемлена с одного конца горизонтально расположенная упругая металлическая пластина с инерционным элементом на другом конце, при этом Г-образная опора выполнена из электроизоляционного материала, а обе поверхности пластины, примыкающие к месту защемления, находятся в контакте с электролитом двух электрохимических ячеек, корпус каждой из которых выполнен в виде полой четверть сферы из эластичного электроизоляционного материала, одна дугообразная плоская поверхность корпуса которой приклеена к горизонтальной поверхности пластины, а другая к вертикальной стенке опоры, токосъемные противоэлектроды ячеек выполнены из металла пластины, герметично заделаны в вертикальной стенке опоры, одни их свободные концы находятся в контакте с электролитом ячеек, а другие выведены из стенки опоры.

На фиг. 1 показан общий вид датчика. На фиг. 2 - разрез по А-А.

Датчик механических величин состоит из Г-образной опоры 1, выполненной из электроизоляционного материала, упругой металлической пластины 2 и инерционного элемента 3, двух электрохимических ячеек, каждая из которых включает корпус 4, электролит 5, токосъемный противоэлектрод 6. Горизонтально расположенная упругая металлическая пластина 2 жестко защемлена с одного конца в вертикальную стенку Г-образной опоры 1, инерционный элемент 3 закреплен на другом конце металлической пластины 2, корпуса электрохимических ячеек 4 выполнены из эластичного электроизоляционного материала в виде полых четверть сфер, заполненных электролитом 5, одна дугообразная плоская поверхность корпуса 4 приклеена к горизонтальной поверхности металлической пластины 2, а другая - к вертикальной стенке Г-образной опоры 1, причем одна электрохимическая ячейка 4 закреплена сверху пластины 2, а другая - снизу. Токосъемные противоэлектроды 6 ячеек 4 выполнены из металла пластины 2, герметично заделаны в вертикальной стенке Г-образной опоры 1, одни их свободные концы находятся в контакте с электролитом 5 ячеек 4, а другие выведены из стенки Г-образной опоры 1.

Датчик работает следующим образом. При воздействии на него вибрации, сейсмических колебаний, прочих сотрясений они воспринимаются упругой металлической пластиной 2 с инерционным элементом 3, при этом верхняя и нижняя поверхности металлической пластины 2 попеременно растягиваются и сжимаются. Зоны максимальных механических напряжений, возникающие при изгибах пластины и находящиеся в контакте с электролитом, представляют собой деформируемые электроды. Известно [Гохштейн А.Я. Поверхностное натяжение твердых тел и адсорбция. Под ред. А.Н. Фрумкина, М., Наука, 1976, С.33], что если при деформации электрода, находящегося в контакте с электролитом, изменяется его площадь, то возникает эффект упругого заряжения. При этом, если заряд электрода поддерживается постоянным, например, путем введения демпфирующего сопротивления в цепь электрода, то меняется потенциал самого электрода. В электрохимических ячейках 4 эти изменения фиксируются относительно токосъемных противоэлектродов 6. Так как изменение площади деформируемых электродов ячеек 4 близки по величине, но противоположны по знаку, то выходной сигнал увеличивается в два раза. Таким образом достигается эффект прямого преобразования механической деформации чувствительного упругого элемента в электрический сигнал.

Выбором соотношения длины и толщины упругой металлической пластины 2 и массы инерционного элемента 3 можно в широких пределах регулировать диапазон измеряемых динамических нагрузок и частот [Ю.И. Иоркш. Виброметрия. Издание второе, переработанное и дополненное. М., Гос. научно-техн. изд-во машиностроительной лит-ры, 1963].

При снятии с упругой металлической пластины 2 инерционного элемента 3 датчик может быть использован для регистрации усилий, перемещений путем непосредственного воздействия измеряемой величины на свободный конец пластины.

Предлагаемое изобретение имеет следующие преимущества перед заявленным прототипом:

а) низкоомное выходное сопротивление, обусловленное малым сопротивлением электролита, обеспечивает простоту измерения и помехоустойчивость,

б) снижение чувствительности к ротационным колебаниям, вызванное малым весом электрохимических ячеек и двухсторонним их креплением к упругой пластине и жесткой вертикальной стенке,

в) отсутствие клеевого слоя и пьезоэлемента, как промежуточных преобразователей деформации.

Таким образом, решается задача по повышению надежности и достоверности преобразования динамических механических величин в электрический сигнал в широком диапазоне нагрузок и частот, при этом технический результат достигается за счет прямого преобразования возникающей при этом деформации чувствительного упругого элемента в электрический сигнал.

Датчик механических величин, состоящий из элемента консольного типа в виде Г-образной опоры, в вертикальную стенку которой жестко защемлена с одного конца горизонтально расположенная упругая металлическая пластина с инерционным элементом на другом конце, отличающийся тем, что Г-образная опора выполнена из электроизоляционного материала, а обе поверхности металлической пластины, примыкающие к месту защемления, находятся в контакте с электролитом двух электрохимических ячеек, корпус каждой из которых выполнен в виде полой четвертьсферы из эластичного электроизоляционного материала, одна дугообразная плоская поверхность корпуса приклеена к горизонтальной поверхности металлической пластины, а другая - к вертикальной стенке Г-образной опоры, токосъемные противоэлектроды двух электрохимических ячеек выполнены из металла пластины, герметично заделаны в вертикальной стенке Г-образной опоры, одни их свободные концы находятся в контакте с электролитом ячеек, а другие выведены из стенки Г-образной опоры.
Датчик механических величин
Датчик механических величин
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 57.
13.01.2017
№217.015.7aa0

Способ газификации низкореакционных твердых топлив

Изобретение относится к теплоэнергетике, кроме того, изобретение может быть использовано на предприятиях химической промышленности для получения синтез-газа, метана, аммония, жидких моторных топлив и других ценных химических продуктов и соединений. Способ заключается в том, что пылевидное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002600639
Дата охранного документа: 27.10.2016
13.01.2017
№217.015.8d53

Стеклогравий искусственный пористый

Изобретение относится к отрасли производства искусственного пористого стеклогравия. Технический результат изобретения заключается в снижении температуры вспенивания до 850-870°C, увеличении количества шлака ТЭС в составе стеклогравия искусственного пористого. Стеклогравий искусственный пористый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604731
Дата охранного документа: 10.12.2016
13.01.2017
№217.015.8d9c

Заполнитель пористый для легких бетонов и теплоизоляционных засыпок

Изобретение относится к отрасли производства строительных материалов, в частности аналога гранулированного пеностекла - заполнителя пористого для легких бетонов и теплоизоляционных засыпок в различных строительных конструкциях для утепления, например, стен, полов, кровель промышленных и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604527
Дата охранного документа: 10.12.2016
13.01.2017
№217.015.8eeb

Способ добычи блоков камня

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при добыче блоков камня. Техническим результатом является повышение безопасности работ, исключение дополнительных работ по сдвижению отколотого блока и получение блоков правильной формы. Способ содержит формирование...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605100
Дата охранного документа: 20.12.2016
25.08.2017
№217.015.9adc

Способ автоматического контроля технического состояния элементов смешанной (последовательное соединение групп параллельных элементов) аккумуляторной батареи и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к области электротехники и может быть использована для контроля аккумуляторных источников питания. Способ автоматического контроля технического состояния элементов смешанной (последовательное соединение групп параллельных элементов) аккумуляторной батареи включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610147
Дата охранного документа: 08.02.2017
25.08.2017
№217.015.af83

Способ автоматического контроля технического состояния элементов смешанной (параллельное соединение групп последовательных элементов) аккумуляторной батареи и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к области электротехники. Способ автоматического контроля технического состояния элементов смешанной аккумуляторной батареи включает обработку информации результатов контроля в N+1 выходных зажимах подключения контролируемых аккумуляторов в N контрольных точках,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610897
Дата охранного документа: 17.02.2017
25.08.2017
№217.015.b823

Теплоизоляционное ячеистое стекло

Изобретение относится к технологии изготовления эффективных теплоизоляционных материалов. Технический результат изобретения заключается в снижении температуры вспенивания, расширении сырьевой базы. Теплоизоляционное ячеистое стекло содержит в качестве сырьевых материалов шлак ТЭС, борную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614993
Дата охранного документа: 03.04.2017
25.08.2017
№217.015.bdaf

Способ получения химически стойкого оксидно-оловянного покрытия на поверхности эмалированного стального изделия

Изобретение относится к обработке поверхности эмалированных стальных изделий и может быть использовано в производстве эмалированных стальных изделий, применяемых в химической, фармацевтической, пищевой, нефтяной, газовой промышленности и строительстве. В способе осуществляют термообработку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616312
Дата охранного документа: 14.04.2017
25.08.2017
№217.015.cd63

Способ автоматического контроля перемещения складских грузовых платформ и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при организации безопасного и удобного способа складирования в автоматизированных системах обработки и хранения грузов (AS/RS) путем решения задачи локализации складских грузовых платформ в режиме реального времени внутри...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002619843
Дата охранного документа: 18.05.2017
25.08.2017
№217.015.cdee

Установка для испытания материалов и покрытий на трение

Изобретение относится к технике испытаний на трение и износ материалов и покрытий в условиях атмосферы и в высоком вакууме. Установка содержит форвакуумный насос, измерительный рычаг со вставкой с контртелом, установленным во фланце оправки карданной крестовины, герметично соединенным с гибким...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002619844
Дата охранного документа: 18.05.2017
Показаны записи 1-6 из 6.
27.08.2014
№216.012.eeb8

Диспергидратор

Изобретение относится к области промышленности строительных материалов и может быть использовано в других отраслях промышленности. Технический результат - повышение эффективности измельчения, предварительной гидратации и аморфизации минеральных компонентов и гидравлического вяжущего растворной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526931
Дата охранного документа: 27.08.2014
20.10.2015
№216.013.87ac

Способ генерации секретных ключей с помощью перепутанных по времени фотонных пар

Изобретение относится к области квантовой криптографии, а более конкретно к способам генерации секретных ключей с помощью перепутанных по времени пар фотонов. Технический результат - обеспечение ускоренного распределения секретных ключей между участниками коммуникации и увеличения дальности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566335
Дата охранного документа: 20.10.2015
27.10.2015
№216.013.88f5

Способ квантовой криптографии с использованием пассивных отражающих и перенаправляющих элементов, располагаемых на космических аппаратах

Изобретение относится к области квантовой криптографии, а именно к передаче секретной информации, от передающей до принимающей наземных станций, в форме однофотонных оптических импульсов через низкоорбитальные спутники, при помощи расположенных на них отражающих или перенаправляющих устройств....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566664
Дата охранного документа: 27.10.2015
16.06.2018
№218.016.62bc

Месдоза для измерения напряжения в грунтах

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения напряжения в грунтах при динамических нагрузках, в частности при уплотнении грунта, взрывных работах, землетрясении, и может быть использовано в строительстве, горном деле, экспериментальных исследованиях. Месдоза для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002657550
Дата охранного документа: 14.06.2018
12.12.2018
№218.016.a549

Электромеханическое устройство для измерения механических величин

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерения динамического давления, усилия, микроперемещений и вибраций в широком диапазоне частот. Сущность: устройство содержит воспринимающую пластину (1), корпус (2) с диэлектрической жидкостью (3),...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0001841276
Дата охранного документа: 04.12.2018
26.05.2023
№223.018.6fe1

Датчик механических величин

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для преобразования динамических механических величин. Заявленный датчик состоит из элемента консольного типа в виде Г-образной опоры из электроизоляционного материала. В вертикальную стенку опоры жестко защемлена с одного конца...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002796268
Дата охранного документа: 19.05.2023
+ добавить свой РИД