[发明专利]振动式测力计

说明书

本发明涉及一种振动式测力计。更具体地说是涉及一种通过测量在拉伸弦线的方向加力的该弦线的固有振动频率以测力的测力计。

众所周知，一根两端固定的张紧的弦线，其固有振动频率取决于该弦线的拉力及其线的密度。通过使弦线受到与所要测定的某一未知力有关的拉力并产生振动，便可利用这一现象来检查与测力。弦线的固有振动频率与拉力的平方根成正比，该拉力又与所要测定的力成正比。这样就可以得出力为一个和振动频率的平方成正比的数值。

在1977年Bouts等人在所著的“频率分析测量技术”一文中曾公开过一种测力计，它是通过测量振动线的固有振动频率来测力，弦线可以是铂镍合金制成。

根据上述原理设计的振动式测力计已经制出，并得到了广泛的应用。然而，传统的这类测力计有一个很大的缺点，即不能用以对力或重量进行精密测量，这是因为在弦线上施加了待测的力或重量后，要用很长时间才能精确地以其真正的固有频率振动。

一般说，振动频率对一个力或重量的精确响应需要3-30分钟，这要依制做振动弦线的材料和弦线两端的固定方法而定。这种缓慢的响应造成了一系列不希望有的后果，诸如：蠕变，滞后现象和待测数值的零点漂移等。因此，传统的各种振动式测力计的准确度保持在1/5000-1/20000这一比较低的数值上。

本发明的目的之一是提供一种基本消除了蠕变，滞后现象和所测数值的零点漂移的高精度振动式测力计。

本发明的目的之二是组成一种能够抗腐蚀并且极其耐用的高精度振动式测力计。

为了达到这些目的，本发明所使用的振动弦线是用铂基含镍合金制成。弦线在一个固定的基点和一个动点之间拉紧，在该点处沿拉伸弦线的方向施加待测的力。同时在弦线的长度方向和其振动方向正交地加上了一个固定磁场。根据弗莱明右手定律，该弦线的振动使弦线上产生一个振动电压。因此，将这一振动电压输入到一个正反馈放大器中，该放大器和弦线组成一个振荡电路，使弦线以正比于张力平方根的频率持续振动，该张力是拉伸该弦线的力在该弦线上产生的。弦线在振荡电路中起谐振器作用。通过测量该电路的振荡频率便可以得出力的数值。

参照各附图，对本发明的细节作进一步描述。

图1是本发明的原理图;

图2是本发明的一种实施例的机械结构;

图3是在图2所示的实施例中使用的弦线固定装置的剖面图;

图4是上述弦线固定装置的平面视图;

图5是上述弦线固定装置的部分分解透视图;

图6是解释上述实施例功能的曲线图;

图7至图11是能在上述实施例中使用的振动弦线的各种变型。

参见图1，该图说明了振动式测力计的原理。振动弦线1在一个固定基座2和一个加力点3之间张紧，该力F加在拉伸弦线1的方向上，用导体制成的弦线1受到垂直加到该弦线上的固定磁场的作用，图中用双点划线表示的矩形框4显示出磁场的作用范围。弦线在该磁场中的振动使该弦线上产生振动电压。该电压输入到正反馈放大器5中，放大器5和振动弦线1组成一个振荡电路。这样，振动弦线1在振荡器电路中起了谐振器的作用。从而，弦线1在和拉力F成正比的固有频率上连续振动。通过测量放大器5的输出信号频率就可测量出振动频率。由与被测量频率的平方成正比的值，可得到力F的大小。