Многоканальное устройство для измерения динамических деформаций

 

МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТ .РОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЙЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ, содержашее в кажяом канале тензомост, усилитель, вьшрямитель, два фильтра и задаюш:йй генератор, включенный в диагональ питания тенэомосга, отличающее - с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено установленными в каждом канале источником опорного напряжения, схемой сравнения, усилителем мошности, инвертирующим усилителем мощности и конденсатором, один из входов схек;ы .сравнения соединен с источникомопорного напряжения, другой - с выходом задающего генерйтора , управляющий вход которого соединен с выходом схемы сравнения. - :, при этом выход задающего генератора чер)ез уси-, ли гель мощности соединен с первой вершаной диагонали питания тензбмоста и через инвертирующий усилитель мощности - с (Л второй верШинЫ) диагонали питания тензомоста , а выход усилителя подключен к последовательно соединенным фильтру, выпрямителю, конденсатору и второму фильтру. 4 00 СО о 00

„„SU„„1048303

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

S(so C 01 В 7/16

P.

Й И ОТКРЫТИЙ

3 :;- -;-, Д;, Е ИЗОБРЕТЕНИЯ

ОПИСАНИ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬС ГВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИ (21) 3446521/25-28 (22 ) 03,06,82 (46) 15,10.83. Бюл. И9 38 (72) В.И.Борткевич, 10.3. Волченков, Ю,Н.Голофеевский, М,Л,Дайчик, Ю.C.Ïëècêèè, А.П. Ракаев, Я,Л.Рувинский, и P.М.Фельдберг (71) Научно-исследовательский и конструкторский институт испытательных машин, приборов и средств и Институт машиноведения им. А.A.Áààãîíðàâîâà (53) 531,781.2 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР .

Ж 400823, кл. Q 01 Ь 1/00, 1971.

2, Авторское свидетельство СССР:

hb 268680, кл. 5 01 В 7/16, 1970 (прототип ). (54) (57) МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТ, FOACTBO ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ, содержащее в каждом канале тензомост, усилитель, выпрямитель, два фильтра и задающий генератор, включенный в диагональ питания тензомоста, о т л и ч а ю щ е ес я reM, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено установленными в каждом канале источником опорного напряжения, схемой сравнения, усилителем мощности, инвертирующим усилителем мощности и конденсатором, один иэ входов схемы..сравнения соединен с источником опорного напряжения, другой - с выходом задающего генератора, управляющий вход которого соединен с выходом схемы сравнения. - ., прн этом выход задающего генератора через уси-, литель мощности соединен с первой вершиной диагонали питания тензомоста и через g инвертирующий усилитель мощности - с второй вершиной диагонали питания тенэомоста, а выход усилителя подключен к последовательно соединенным фильтру, выпрямителю, конденсатору и второму фильтру.

° е4

1 1048

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам дпя измерения динамических деформаций конст рукций.

Известно устройство для измерения деформаций, содержащее тензодатчик, балансный модулятор, фаэочувстви тельный детектор и регистратор, а также генератор, подключенный к тенэодатчику 11 j ..

Недостатками этого устройства являют- 0 ся низкая точность измерения эа.счет двойного преобразования сигнала в фазочувствительном детекторе и балансном модуляторе, а также сложность работы устройства, определяемая наличием активного и реактивного органов компенсации начального раэбаланса тензодатчиK8„

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является многоканальное устройство для изл ерения динамических деформаций, содержащее в каж» дом канале тенэомост, усилитель, выпрямитель, два фильтра и задающий генератор, включенный в диагональ питания тен» 25 эомоста (.2 j, Однако известное устройство не позволяет с высокой точностью измерять динамическую составляющую сигнала при наличии большой статической, хараетери« зуется низкой помехозащищенностью, определяемой отсутствием час гогно- завися мых и -симметрирующих цепей, которые позволяют подавить.,, сннфазные помехи, а также не может быть использовано при многоточечных измерениях в связи с sas- . никновением биений выходного сигнала .иэ-еа влияния каналов друг на друга.

Цель изобретения - повышение точнос ти измерений, 40

Поставленная цель достигается тем, что многоканальное устройство для из:мерения динамических деформаций, содержащее в каждом канале тензомост, усидитель выпрямительр lIBB фкиьгра н за» давший генератор, включенный в диаго45 наль пйтания тензомоста, снабжено установленными в каждом канале источником опорного напряжению; схемой сравнения, усилителем мощности, инвертируюшим усилителем мощности и конденсатором, один из входов схемы сравнения соединен с источником опорного напряжения, другой - с выходом задающего генератора, управляющий вход которого соединен с вы хьюм. схемы сравнения, при этом выход эадакаюго генератора через усилитель мощности соединен с .первоф вершйной диагонали питания тензомоста и черее

303 2 инвертируюший усилитель мощности - с второй вершиной диагонали питания тенэомоста, а выход усилителя подключен к последовательно соединенным фильтру, выпрямителю,: конденсатору и второму фильтру.

На чертеже представлена блок-схема многоканального устройства дпя измерения динамических деформаций.

Устройство содержит в каждом канале схему 1 сравнения, один иэ входов которой соединен с источником 2 опорного напряжения, другой - с выходом задаю» щего генератора 3 через ключ 4 и Усилитель 5 мощности соединен с вершиной диагонали питания тензомоста 6 и через инвертируюший усилитель 7 мощности с другой вершиной диагонали питания тенэомоста 6. Измерительная диагональ тенэомоста 6 подключена к электрической цепи из последовательно соединенных дифференциального усилителя 8, полосового фильтра 9, выпрямителя 10, конденсатора 11, фильтра 12 низких частот и регистратора (не показан), а также последовательно соединенных повторителя 13 нагряжения и цопопнитепьного ключа 14, подсоединенного к усилителю

5 мощности.

Устройс гво работаег следующим обра- . зом.

Амплитуда задающего генератора 3. стабилиэируегся .схемой 1 сравнения, которая сравнивает..выходные напряжения задающего генератора 3 и источника 2 опорного напряжения, и выдерживает его с точностью, определяемой стабильностью источника 2 опорного напряжения.

Выходное напряжение задающего генератора 3 через замкнутый ключ 4, посту пает на усилитель 5 мощности и инверти» руюшнй .усилитель 7 мощности, выходные напряжения которых соответственно равны

Q () =Ц э п(ы ++8 ) (1) . U (t)=,-U sin(u) t+8) (2) I

rae U амплитуда сигнала, М - угловая частота, о

В - начальная фаза.

При этом тензомост 6 питается двухпопярным напряжением, которое с учетом (1) н (2) равно

О„(1)".U (t) 80з о(со 4+9 ), (З)

Питание г).нзомоста 6 двухполярным напряжением позватяет симметрировать ли3303 4

Для выделения сиГнала U (t) применяется конденсатор ll, не пропускающий постоянную составляющую,сигнала

U< (Ф ) н фильтр 12 низких частот, не пропускающий на регистратор высокочастотные состаищкийие с частетеми 2Кы и

2К о + Q

3 . .)0",S нии связи тензомоста 6 и симметрично подключать к измерительной диагонали дифференциальный усилитель 8, что поэвопяет подавить синфазную помеху, наводнщуюся на тензомост 6 и его линии связи. Попосовой фильтр 9 пропускает сигналы в полосе частот и + Я

Применение полосового фильтра 9 позволяет подавить помеху общего вида в полосе частот от 0 до сто - Я и от to ш + Я до бесконечйости, т.е. помехи промышленной частоты и ее гармоннк.не влияют на процесс измерения.

При воздействии на тензомост 6 статической и динамической составляющих деформации выходное напряжение полосового фильтра 9 равно и (=к и (1+исав(й +ф)

»О05 (о4+ 8,}, (4! о где М - коэффициент модуляциии; у - начальная фа4а модулирующега сигнала;

Я .- угловая частота модулирующего сигнала; g>r

К вЂ” коэффициент передачи тейзомоста 6, дифференциапьнсп о усили:.теля 8 и полосового фильтра 9.

Лля выделения динамической составляющей сигнала напряжение 0 (Цпреобразу -. зо ется выпрямителем.10 и равно

0 И)=К к 0 (+ив пЯФ)- ;»

4 1 30л 1

К - с092Кш t+ Sin(2K4u+Q)4+..35

О

+ — Sin(2K tip-ß)ß, (g) Щ где К 2 - коэффициент передачи выпря мителя 10.

В сигнале Ц (6 ) . содержатся йоса

4 яниые высокочастотные составляющие с; частотами 2 Хьорт и (2Кш + Q )

О и динамическая составляющая .-,.—:., 41

U<(t)=k„K. 0 у ЮВФвъЯФ (И

Для достижения высокой точности пре» образования неооходимо, чтобы выпрями тель 10 работал на линейном участке характеристики, независимо от величины динамической составляющей деформации, для чего тензомост 6 имеет начальный разбаланс, который выводит выпрямитель 10 в линейную зону. Для повышения точности преобразования при многоточечных измерениях выходное напряжение задающего генератора 3 первого канала через повторитель 13 напряжения и замкнутый дополнительный «люч 14 поступает на ус щитель S мощности всех остальных каналов измерения, при этом кпюч 14 в этих каналах разомкну . Та» кая структура измерения позволяет ис«лючить биения в выходном сигнале, обусловленные влиянием каналов друг на друга, !

Таким образом„повышение точности измерения достигается за счет стабилизации амплитуды задающего генератора 3 путем сравнении амплитуды переменного напряжения генератора 3. с постоянным напряжением источника I опорного напряжения. Применение симметричного питания тенэомоста 6 и по лосового фильтра 9 позволяет подавить помехи как сиифазяые, так и дифференц альные. Работа выпрямителя 10 s линейной области за счет введения началь ного разбалаиса, à также питание всех каналов при многоточечных измерениях от одного генератора 3 позволяет ис«лю чить биения, т.е. повысить точность иэ мерения.

1048303

Составитель В.Писаревский

Редактор В.Ковтун Техред В.Далекорей Корректор В.Гирняк

Заказ 7916/46 Тираж 602 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