Тензометрическое устройство для статических измерений

 

ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАТИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ, содержащее тензор63исторный мост, генератор, разделительный трансформатор с двумя независимыми входными обмотками, одна из которых соединена с измерительной диагональю тензорезисторного моста, резистор обратной связи, соединенный параллельно второй входной обмотке, усилитель, вход которого соединен с вторичной обмоткой разделительного трансформатора, фильтр верхних частот, соединенный с выходом усилителя, демодулятор, первый вход которого соединен с выходом фильтра верхних частот, а второй - с выходом генератора, и параллельно включенные резистор нагрузки и емкость фильтра нижних частот, соединенные последовательно с ре|зистором обратной связи , отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений , оно снабжено удвоителем частоты, включенным между выходом генератора и диагональю питания моста, и преобразователем напряжение - ток, включенным между выходом демодулятора и резистором нагрузки, а демодулятор вьшолнен в виде последовательI но соединенных первого аналогового :перемножителя, фильтра нижних частот и второго аналогового перемножителя.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

5% . (И2 51> G 01 В 7/18 описание изоБретяния I

К АВТОРСКОМУ СВИДЕЧ ЕЛЬСТВУ ф3

С5

4ь

ГОСЗЩАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Пб ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИИ (21) 3548090/25-28 (22) 26.01.83 (46) 15.09.84. Бюл. В 34 (72) В.В.Литвинов, В.М.Скорняков., Ю.Е.Рогальский и В.А.Шагун (7!) Ордена Ленина институт кибернетики им. В.М.Глушкова (53) 53 1.781.2(088.8) (56) 1. Тензометрия в машиностроении. Справочное пособие. Под.ред.

Ф.А.Макарова. М., "Машиностроение", 1975, с. 186.

2. Заявка Японии У 48-23016, кл. 8 01 В 7/18, 1973 (прототнп). .(54)(57) ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ СТАТИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ, содержащее тензорезисторный мост, генератор, разделительный трансформатор с двумя независимыми входными обмотками, одна из которых соединена с измерительной диагональю тензорезисторного моста, резистор обратной связи, соединенный параллельно второй входной обмотке, усилитель, вход которого соединен с вторичной обмоткой разделительного трансформатора, фильтр верхних частот, соединенный с выходом усилителя, демодулятор, первый вход которого соединен с выходом фильтра верхних частот, а второй — с выходом генератора, и параллельно включенные резистор нагрузки и емкость фильтра нижних частот, соединенные последовательно с:резистором обратной связи, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено удвоителем частоты, включенным между выходом генератора и диагональю питания моста, 3 и преобразователем напряжение — ток, у включснным между выходом демодулятора и резистором. нагрузки, а демоду- С лятор выполнен в виде последователь;но соединенных первого аналогового g

:перемножителя, фильтра нижних частот и второго аналогового перемножителя. Ма@ .Ма

ieger

64 2 торный мост, генератор, разделительный трансформатор с двумя независимымн входными обмотками, одна из которых соединена с измерительной диагональю тензорезисторного моста, резистор обратной связи, соединенный параллельно второй входной обмотке, усилитель, вход которого соединен с вторичной обмоткой разделительного трансформатора, фильтр верхних частот, соединенный с выходом усилителя, демодулятор, первый вход которого соединен с выходом фильтра верхних частот, а второй — с выходом генератора, и параллельно включенные резистор нагрузки и емкость фильтра нижних частот, соединенные последовательно с резистором обратной связи, снабжено удвонтелем частоты, включенным меж ду выходом генератора и диагональю питания моста, и преобразователем напряжение — ток, включенным между выходом демодулятора и резистором нагрузки, а демодулятор выполнен в виде последовательно соединенных первого аналогового перемножителя,фильтра нижних частот н второго аналогового перемножителя.

На чертеже дана схема тензометрического устройства.

Тензометрическое устройство содержит тенэорезисторный мост 1, генератор 2, разделительный трансформатор

3 с двумя независимыми входными обмотками 4 и 5. Обмотка 4 соединена с измерительной диагональю тензорезисторного моста 1. Резистор 6 обратной связи соединен параллельно второй, входной. обмотке 5 разделительного трансформатора 3. Кроме того, вход которого соединен с вторичной обмоткой разделительного трансформафильтра нижних частот, соединенные последовательно с резистором 6 обратной связи, удвоитель 12 частоты, который включен между выходом генератора 2 и диагональю питания моста 1, преобразователь 13 напряжение-ток, который включен между выходом демодулятора 9 и резистором 1О нагрузки.

1 11136

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения деформаций с помощью тензорезисторных датчиков.

Известно тензометрнческое устройство, содержащее тензорезисторный мост, генератор несущей частоты, соединенный с тензорезисторным мостом через разделительный транзистор и усилитель переменного тока с демодулятором íà выходе, вход которого подключен к измерительной диагонали тензорезисторного моста, а выход демодулятора соединен с резистором на-, грузки 13.

15 г-.

Недостатком такого исполнения тензометрического устройства является низкая точность измерения, связанная с изменением характеристик усилителя и демодулятора во времени и за счет изменения температуры окружающей среды.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является тензометричес кое устройство для статических измерений, содержащее тензореэисторный мост, генератор, разделительный трансформатор с двумя независимыми входными обмотками, одна нэ которых соединена с измерительной диагональю

30 тензорезисторного моста, резистор обратной связи, соединенный параллельно второй входной обмотке, усилитель, вход которого соединен с вторичной обмоткой разделительного трансформа- З5 тора, фильтр верхних частот, соединенный с выходом усилителя, демодулятор, первый вход которого соединен с выходом фильтра верхних частот, а второй — с выходом генератора, демо- 40 дулятор включен на последовательно устройство содержит усилитель 7, соединенные и параллельно включенные резистор нагрузки и емкость фильтра нижних частот, соединенные последова- . тора 3, Фильтр 8 верхних частот, соетельно с резистором обратной связи. "5 диненный с выходом усилителя 7, деДемодулятор выполнен в виде сикхрон- модулятор 9, первый вход которого ного ключа Г23. соединен с выходом фильтра 8 верхних

Недостаток тензорезисторного уст- частот, а второй — с выходом генераройства заключается в том, что глу- тора 2, параллельно включенные ребина обратной связи ограничена и дос-5О зистор 10 нагрузки и емкость 11 тигнуть высокую точность измерения не удается из-за широкополос-. ности системы.

Цель изобретения — повышение точности измерений °

55.

Цель достигается тем, что тензометрическое устройство для- статичес ких измерений, содержащее тензорезис3 1113

Демодулятор 9 выполйен в виде последовательно соединенных первого аналогового перемножителя 14, фильтра

15 нижних частот и второго аналогового перемножителя 16.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 2 через удвоитель 12 частоты обеспечивает напряжение в диагоиали питания моста 2 с частотой, 1п вдвое больюей частоты генератора.

Напряжение разбаланса тензорезисторного моста 1 с его измерительной диагонали поступает на обмотку 4 разделительного трансформатора 3. 15

Во вторичной обмотке трансформатора 3 возникает напряжение, которое прикладывается к входу усилителя 7.

Усиленное напряжение сигнала поступает на фильтр 8 верхних частот, ко- 2б торый ослабляет низкочастотные помехи. Затем сигнал демодулируется путем двойного преобразования с использова нием аналоговых перемножителей.

На вход первого перемножителя пос-25 тупает напряжение где К вЂ” коэффициент усилителя 7, трансформатора 3, фильтра 8 ЗО верхних частот, Ua G3+t- напряжение на измерительной диагонали тензорезисторного моста.

На второй вход аналогового перемена- 35 жителя поступает напряжение с выхода генератора 2, равное ,u к=Ц.can М (2) где Π— амплитуда выходного напряже-40 ния генератора, Йо — круговая частота генератора.

На выходе аналогового перемножителя 14 напряжение определяется уравнением 45, U,(Ö=ö()-0<8) = = „ 1еы " (СозафсозЬю, )..., () где К4 = К4 Кпрт Э

К р4 — коэффициент передачи преоб- 50 разователя 1.

Напряжение U,(4) поступает в фильтр

15 нижних частот, который пропускает составляющую

; 0сркс (М V- Оеь,дCOS або (4) где К = К„К рдц - . ь Uî

664 4

С фильтра 15 нижних частот напряжение U поступает на вход второго аналогового перемножителя, на выходе которого возникает напряжение 2® Ис н4 ф И,(Й РОВ„«Ф . < COS 446 = К U < V U „COS Ьй, . (5)

В соответствии с уравнением (5) . имеем на выходе второго аналогового перемножителя постоянную составляющую, равную К, Ок, т.е. пропорциональную разбалансу мостовой схемы, переменную составляющую, соответствующую по спектру входному сигналу,. равную K,Ок со5 " - аМ, и пропорциональную разбалансу мостовой схемы по переменному току. Вторая составляющая используется как источник напряжения обратной связи. Напряжение с выхода второго аналогового перемножителя поступает на вход преобразователя 13 напряжение-ток, на: выходе которого формируется ток, пропорциональный входному напряжению, без изменения спектрального состава. Выходной ток преобразователя 13 проходит через резистор 10 нагрузки, на котором вьщеляется часть постоянной составляющей, и через резистор 6 обратной связи, на котором вьщеляется переменная и постоянная составляющие. Постоянная составляющая отсекается разделительным трансформатором 3, а переменная составляющая и есть напряжение обратной связи.

В данном тензометрическом устройстве могут быть использованы тензомет. ры не только с резисторными преобра- . зователями механических напряжений, деформаций или перемещений в электрический сигнал, но и индуктивные, емкостные или реохордные преобразователи.

Такое исполнение тензометрического устройства позволяет получить узкую полосу пропускания и охватить все элементы, а именно усилитель, фильтр верхних частот и демодулятор, глубокой отрицательной обратной связью, что позволяет повысить точность измерения, так как стабильность коэффициента передач такого устройства определяется стабильностью тенэорезисторного моста 1, разделительного трансформатора 3 и резистора 6 обратной связи, которые могут быть легко выполнены с высокой точностью и стабильностью.

I I 13664

Составитель В,Заикин

Редактор И.Недолуженко Техред И.Кузьма Корректор Л,Пилипенко

Заказ 6608/33 Тираж 586 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент"., r Ужгород, ул. Проектная, 4