167812. lajstromszámú szabadalom • Berendezés erő mérésére, közvetlen digitális kimenőjellel

3 167812 4 nem azok pontos abszolút értéke volt mérhető. A berendezés ezenkívül nagyon hőmérsékletfüggő is volt. Célunk a találmánnyal a technika állásához tartozó berendezések hátrányos tulajdonságainak kiküszöbölése. A találmány feladata olyan berendezés létrehozása, különösen erő mérésére, amelynek növekmény-kódolt kimenőjele van és relatív mérési hibája több mérési tartományon belül is nagyon kicsi. A találmánnyal a feladatot az alábbiak szerint oldjuk meg. A mérőelemet kettős hajlított tartóként képezzük ki, miközben átlátszó anyagot, például kvarcot alkalmazunk. A mérőelem két hajlítólapból áll, amelyeken az y—z szimmetriasíkhoz képest szimmetrikus rések, illetve hornyok vannak kiképezve. A hajlítólapokat az y—z szimmetriasíkhoz képest szimmetrikusan elhelyezett támasztólapok kötik össze. A támasztólapokon az x—z szimmetriasíkkal párhuzamos rések vannak kiképezve. A hajlítólapok között ezenkívül az egyik hajlítólap belső felületén azonos geometriai kialakítású két éklemez helyezkedik el az y—z, valamint az x—y szimmetriasíkokhoz képest szimmetrikusan. Az éklemezek szabad felületei és az egyik hajlítólap belső felülete részlegesen tükrösítve van, és ezeken párhuzamos monokromatikus fénnyel történő megvilágításkor Fizeau-féle interferenciasávok keletkeznek. Az éklemezek lejtős felülete az x-tengellyel párhuzamos, továbbá az éklemezek egyikének a vastagabb oldala az x-tengelytől balra, másik oldala pedig jobbra helyezkedik el. Ha a mérendő F erő a hajlítólapokra az y-tengely irányából hat, akkor a hajlítólapok résekkel, illetve hornyokkal ellátott részei deformálódnak. A hajlítólapok középső részének a kihajlása elhanyagolhatóan csekély, ezért az interferenciaéket képező felületek önmagukkal párhuzamosan mozdulnak el. Az interferenciaék vastagságának adott erő hatására bekövetkező változása a rések, illetve hornyok számától és geometriai méreteitől függ. A hajlítólapok és a támasztólapok kapcsolódó felületeit a támasztólapokon kialakított rések tehermentesítik. A hajlítólapok dinamikus terhelésekor egy interferenciaék mentén különböző csillapítóerők keletkeznek, amelyek a hajlítólapot hajlítják. A két éklemez szimmetrikus elrendezésével, valamint a lejtések ellentétes irányításával ezen elhajlást kiküszöböltük. Az interferenciasávok az x-tengellyel párhuzamosak lesznek és a z-tengely irányában haladnak. Ha a hajlítólapok középső része a z-tengely vagy egy ezzel párhuzamos tengely körül elfordul, forgó sávrendszer képződik, amelynél az interferenciasávoknak a z-tengely irányában mért távolsága változatlan marad. Ennek következtében a z-tengely irányában elhelyezett fotoelektromos vevő számára ez az elfordulás közömbös lesz. A berendezés hőmérséklet-függősége széles határokon belül elhanyagolhatóan kicsi lesz, mivel az egész berendezést azonos anyagból, például kvarcból állítjuk elő és csak kis interferenciaék vastagságokra van szükség. A hajlítólapok közé helyezett megfelelő csillapítóközeg, például gáz vagy folyadék segítségével elérhetjük, hogy a kiértékelő elektronika adott határfrekvenciáját még lökésszerű terhelések esetén sem lépjük 5 túl. A berendezés egyaránt alkalmas nagy és kis , erők mérésére. A mérési tartomány adott relatív hiba esetén csak a rések, illetve hornyok méreteitől függ. A berendezést egyszerű és robusz-10 tus felépítés jellemzi, amelynek kis geometriai méretei vannak. Az interferenciafelületek párhuzamos vezetése közben a teljes mérési tartományon belül állandó interferenciasáv-távolsággal rendelkező párhuzamos interferenciasávok 15 keletkeznek. A fenti szerkezeti kialakítás következtében kis relatív digitális mérési bizonytalanságok érhetők el (+ 10—3

). Az irányfüggő számláláshoz ezenkívül nagyfelületű fotoelektromos vevőket alkal-20 mázunk, amelynek következtében könnyen és biztosan feldolgozható nagyságú villamos jeleket kapunk. A hajlító- és támasztólapokban kiképzett fixen beállított rések hatására a rugalmas utórezgések mértéke lényegesen csökken. A mé-25 rőelem széles határok között független a környezeti hőmérséklettől. A csillapítóerők hatása kompenzált és hajlítólapoknak a z-tengely vagy ezzel párhuzamos tengely körüli elfordulása nem változtatja meg az interferenciasávok távolságát. 30 A találmányt a továbbiakban a rajz alapján ismertetjük részletesebben, amelyen a találmány néhány példakénti kiviteli alakját tüntettük fel. A rajzon az 1. ábra szimmetrikus résekkel rendelkező mé-35 rőelem vázlatos képe, a 2. ábra szimmetrikus hornyokkal rendelkező mérőelem vázlatos képe, a 3. ábra folyadékcsillapítóval és átvilágítás-kiértékelővel felszerelt mérőberendezés, a 40 4. ábra légcsillapítással és rávilágítás-kiértékelővel felszerelt mérőberendezés. Az 1.1 ábra szerint a 3.1 hajlítólapoknak az y—z szimmetriasíkban szimmetrikusan húzódó rései vannak. A 3.1 hajlítólapok 3.2 támasztóla-45 pókon keresztül vannak egymással összekötve, és a 3.2 támasztólapokon az y—z szimmetriasíkkal párhuzamos rések vannak kiképezve. Az egyik 3.1 hajlítólap belső felületén az y—z szimmetriasíkhoz és az y—x szimmetriasíkhoz 50 képest szimmetrikusan azonos geometriai kialakítású két 3.3 éklemez helyezkedik el. A 3.3 éklemezek szabad felületei és a 3.1 hajlítólapok egyikének a belső felülete részlegesen tükrösített, és ezek a felületek képezik azokat az inter-55 ferencia B ékfelületeket, amelyek között párhuzamos monokromatikus fénnyel történő megvilágítás hatására párhuzamos Fizeau-féle interferenciacsíkok keletkeznek. A 3.3 éklemezek, továbbá az 1.2 ábra szerint úgy vannak elhelyez-60 ve, hogy az egyik ék vastagabb része az x—y szimmetriasíktól balra, a másik ék vastagabb része pedig jobbra esik és az éklemezek lejtős ékfelületei párhuzamosak az x-tengellyel. Mindkét ékfelület az x—x vízszintes síkkal a szöget 65 zár be. A 3. ábrán feltüntetett módon a 3 mérő-2