Устройство для измерения динамических деформаций

 

(72) Авторы изобретения

И.Ф.Лопарев, Г.И.Буранов, В.И.Малыше (71) Заявитель 54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения деформацйй в элементах конструкций.

Известно устройство для измерения динамических деформаций, содерmagee неаКолько измерительных каналов, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных тензодатчика, усилителя и источника тока с общим опорным элементом, ге-. нератор калибровочного напряжения, переключатель, разделительный трайсформатор, первичная обмотка которого через переключатель соединена с генератором калибровочного напряжения, одна клемма опорного элемента через вторичную обмотку и источники тока соединена с тензорезистором, а другая — с общей шиной источника тока (1).

Недостатком данного устройства является слабая помехозащищенность, так как в нем не предусмотрены меры, обеспечивакщие необходимую точность измерений на объектах, насыщенных электроборудованием, когда сигнал помехи в сотни раэ превышает по величине измеряемые сигналы, поступающие от тенэорезистора на вход устройств а.

Наиболее близкое к предлагаемому

5 устройство для измерения динамических деформацию содержит последовательно соединенные тенэореэистор, резистор, источник питания постоянного тока, дифференциальный усилитель, входы которого через разделительные конденсаторы соединены с выводами тенэорезистора, второй резистор, включенный последовательно с тензорезистором, второй источник постоянного тока, включенный последовательно с первым источником,,и операционный усилитель с двумя входами, каждый из которых соединен с одним иэ выходов дифференциального усилителя (2 ).

Недостатком данного устройства является то, что по условиям эксплуатации не везде представляется воэможность перед измерением производить регулировку коэффициентов усиления дифференциального усилителя.

Кроме того, недостаточна его помехозащищенность, когда в условиях эксплуатации температура окружающей среды изменяется в шир >ких пределах

1000743

Цель изобретения — повышение точности измерений динамических деформаций.

Указанная цель достигается тем, чта устройство для измерения динамических деформаций, содержащее тенэарезистар, дифферецниальный усилитель, входы которого через разделительные конденсаторы соединены с .выводами тензарезистара,и операционный усилитель с двумя входами, каж-10 дый из которых соединен с одним иэ выходов дифференциального усилителя, снабжено двумя компенсационными стабилизаторами положительного и отрицательного токов с заземленной нагруэ- 5 кай, каждый из которых состоит из последовательна соединенных регулирующего составного транзистора, схемы сравнения и усилителя постоянного тока, выход каждого компенсационного стабилизатора тока подключен к одному из выводов тензарезистора, регулирующим операционным усилителем и резистарным делителем, к неинвертирующему входу регулирующего операционного усилителя через соответствующие резисторы подключены выходы компенсационных стабилизаторов тока, инвертирующий вход соединен со средней точкой резисторного делителя, один вывод которого соединен с общим проводом, другой - c выходом регулирующега операционного усилителя, а выход регулирующего операционного усилителя включен через соответствующие резисторы в цепь от- З56 рицательной обратной связи усилителей постоянного тока.

На чертеже изображена блок-схема устройства. 4Î .Устройство содержит тенэореэистар

1, соединенный через разделительные конденсаторы 2 и 3 с входами дифференциального усилителя 4, выполненного на операционных усилителях 5 и

6, выходы которых подключены к входам операционного усилителя 7. K одному выводу тензарезистара 1 подключен компенсационный стабилизатор

8 положительного тока, состоящий из последовательно соединенных регулирующего составного транзистора 9, схемы 16 сравнения и усилителя 11 постоянного тока, к другому выводу тензарезистора подключен компенсационный стабилизатор 12 отрицательного тока, состоящий из последовательно соединенных регулирующего составного транзистора 13, схемы

14 сравнения и усилителя 15 постоянного тока. Выходы стабилизатора 8 6О положительного тока (через резистор

16) и стабилизатора 12 отрицательного тока (через резистор 17 )подключены к неинвертирующему входу регулирующега операционного усилителя 18,Я выход катарага через резистор 19 включен в цепь обратной связи усилителя 11 постоянного тока и через резистор 20 — в цепь обратной связи усилителя 15 постоянного тока. Инвертирующий вход регулирующего операционного усилителя 18 подключен к средней точке резисторного делителя, состоящего из резисторов 21 и 22, включенного между выходом регулирующега операционного усилителя 18 и общим проводом.

Устройство работает следующим образом.

Тензарезистор 1, подключенный к симметричным входам дифференциального усилителя 4, питается ат компенсационных стабилиаэторов 8 и 12 положительнага и отрицательного токов с высокими выходными импедансами. Оба стабилизатора 8 и 12 тока, включенные симметрично относительно тензареэистора 1 и входов дифференциального усилителя 4, обладают равенствам выходных импедансов и образуют, таким образом, симметричную входную измерительную цепь тензорезистор 1 входы дифференциального усилителя 4.

Высокая степень симметрии выходных импедансов стабилизаторов 8 и 12 тока достигается прйменением операционного усилителя 18.

Под воздействием деформации тензорезистор 1 изменяет величину своега сопротивления, вследствие чего изменяется напряжение на выходах тензорезистара 1, которое поступает на входы дифференциального усилителя 4. Одновременно на входы дифференциального усилителя 4 поступают и сигналы синфаэнай составляющей помехи. Вследствие симметрии входной измерительной цепи тензорезистор 1 входы тенэометрическога устройства синфазная помеха практически полностью вычитается во входном дифференциальном усилителе 4, а полезный сигнал усиливается.

Если пад воздействием температу-" ры окружающей среды измЕнится выходной импеданс стабилизатора 8 положительнога тока или стабилизатор

12 отрицательного тока, то изменится и его выходной ток. Это изменение передается через резисторы 16, 17 на неинвертирующий вход регулирующего операционного усилителя 18 и вызывает изменение напряжения на его выходе. А так как выход регулирующего операционного усилителя 18 через резисторы 19 и 20 включен в цепи обратных отрицательных связей усилителей 11 и 15 постоянного тока, то равенство выходных импедансов стабилизаторов 8 и 12 тока восстановится.

Так, например, при коэффициенте усиления регулирующего операционного гООО74З усилителя 18 равном 1000 стабильность, и равенство выходных импедансов стабилизаторов 8 и 12 тока поддерживается с точностью до 0,1Ъ при изменении температуры окружакщей среды в пределах + 60 C. Благодаря этому 5 стабилизаторы 8 и 12 тока не нарушают симметрии входной измерительной цепи тенэорезистор 1 — входы измерительного канала. таким образом, предлагаемое уст- 30 ройство обладает повышенной помехоустойчивостью и существенно расширяет динамический диапазон измерения динамических деформаций в условиях воздействия температуры окру- 15 жакщей среды в широких пределах, что позволяет повысить точность измерений.

Формула изобретения

Устройство для измерения динамических Деформаций, содержащее тенэореэистор, дифференциальный усилитель, входы которого через разделительные конденсаторы соединены с выводами тенэорезистора, и операционный усилитель с двумя. входами, каждый иэ которых соединен с одним из выходов дифферевциального усилителя, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оНо снабжено двумя компенсационными стабилизаторами положительного и отрицательного токов с эаэеменной нагрузкой, каждый из которых состоит из последовательно соединенных регулирукщего составного транзистора,. схемы сравнения и усилителя постоянного тока, выход каждого компенсационного стабилизатора .тока подключен к одному из выводов тензореэистора, регулирующим операционным усилителем и реэисторным делителем, к неинвертнрующему входу регулирующего операционного усилителя через соответствуют,ие резисторы подключены выходы компенсационных стабилизаторов тока, инвертирующий вход соединен со средней точкой резисторного делителя, один вывод которого соединен с общим проводом, другой — с выходом регулирующего операционного усилителя, а выход регулирующего операционного увилителя включен через соответствукицие резисторы в цепь отрицательной обратной связи усилителей постоянного тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 619784, кл. 5 01 В 7/16, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 756190, кл. G 01 В 7/18, 1978 (прототип).

1000743

Составитель В. Писаревский

Редактор A. Маковская Техред Л. Пекарь. Корректор, М. Шароши

Заказ 1353/38 Тираж 600 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4