Тензометрическое устройство

 

Изобретение может быть использовано для измерения деформации. Цель изобретения - повьппение точности измерения. Тензодатчик 1 выполнен в виде четырехплечевого моста. Согласующий блок 2 включает предварительный 3 и выходной 4 усилители. Кроме того, устройство содержит регистратор 5, ключи 7, 9 и 12, схему 8 выборки и хранения, генератор 10, формирователь I1 калибровочных импульсов , калибровочный резистор 15. Введение в устройство компенсирующего усилителя 6, ключей 13 и 14, калибровочных резисторов 16 и 17 позволяет повысить точность компенсации вхо;;,ного сигнала и исключить влияние степени деформации тензомоста на величину калибровочного сигнала. Это снижает погрепгаость при калибровке. 1 3.п.Л-лы, 2 ил. § (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ . (21) 3924262/24-21 (22) 26.06.85 (46) 07.01.87. Вюл. ¹ ) (71) Омское специальное конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Нефтехимавтоматика", (72) И.В.Леончиков (53) 621.317.39(088.8)

<56) Авторское свидетельство СССР № 451931, кл. G 01 !. 5/10, 1972.Авторское свидетельство СССР № 1017909, кл. Г О1 В 7/16, 1981. (54) ТЕН301!ЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение может быть исполь— зовано для измерения деформации.

Цель изобретения — повышение точности измерения. Тензодатчик 1 выполнен..SUÄÄ1281874 А1 (511 4 С 01 В 7/16 G 01 R 17/!О в виде четырехплечевого моста. Согласующий блок 2 включает предварительный 3 и выходной 4 усилители. Кроме того, устройство содержит регистратор 5, ключи 7, 9 и 12, схему 8 выборки и хранения, генератор 10, формирователь 11 калибровочных импульсов, калибровочный резистор 15. Введение в устройство компенсирукщего усилителя 6, ключей 13 и 14, калибровочных резисторов 16 и 17 позволяет повысить точность компенсации вхо .,ного сигнала и исключить влияние степени деформации тензомоста на величину калибровочного сигнала. Это снижает погрешность при калибровке.

1 з.п.h — лы, 2 ил.

1 12

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения деформации.

Цель изобретения — повьш ение точности измерений за счет снижения погрешностей при калибровке.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 — графики напряжений на выходах блоков устройства.

Тензометрическое устройство содержит последовательно соединенные тензодатчик 1, выполненный в виде четырехплечего моста, согласующий блок

2, выполненный в виде последовательно соединенных предварительного усилителя 3 и выходного усилителя 4, регистратор 5, компенсирующий усилитель 6, вход которого соединен с выходом согласующего блока 2, а выход через первый ключ 7 — с входом схемы 8 выборки и хранения, выход которой соединен через второй ключ 9 с вторым входом выходного усилителя 4, последовательно соединенные генератор !О и формирователь II калибровочных импульсов, выходы которого соединены с управляющими входами ключей

9, 12, 13 и 14, калибровочные резисторы : первый калибровочный резистор 15 включен между второй вершиной диагонали питания и резистором второго плеча тензомоста, к выводам первого калибровочного резистора 15 подключены вход и выход третьего ключа

12, второй калибровочный резистор 16 включен последовательно с резистором третьего плеча, к выводам второго калибровочного резистора 16 подключены вход и выход четвертого ключа 13, третий калибровочный резистор 17 включен последовательно между шиной питания и первой вершиной диагонали питания тензомоста, к выводам третьего калибровочного резистора 17 подсоединены вход и выход пятого ключа 14.

Устройство работает следующим образом.

Тензодатчик преобразует механические колебания в электрический сигнал, который усиливает согласующий блок 2, по команде генератора 10 формирователь 11 калибровочных импульсов изменяет состояние тензодатчика 1 так, что возвращает сигнал на заданный калибровочный уровень.

В режиме записи информации об измеряемом процессе ключ 7 замкнут и схема 8 выборки и хранения запоминагде Ц „,„, — выходное напряжение выходного усилителя;

К вЂ” коэффициент передачи

2 выходного усилителя; — входное напряжение, поступающее с выхода предварительного усилителя на первый вход выходного усилителя;

К вЂ” коэффициент передачи комХ пенсирующего усилителя;

К вЂ” коэффициент передачи схемы выборки и хранения.

Преобразовав уравнение (1), полу40 т ll

I+K, К„К, (2) ьых с6

Анализ уравнения .2) позволяет

45 сделать вывод о том, что при конечНоМ значении КЬ, Гвь,х . — О при

К „ —, т.е. при достаточно большом коэффициенте передачи компенсирующего усилителя (10 -10 ), поэтому

4 5

50 изменение связи цепи компенсации входного сигнала позволяет исключить цогрешности измерения, имеющиеся в известном устройстве, так как отпадает необходимость точной подборки ко55 эффициентов передачи цепи обратной связи и выходного усилителя.

Практически никакого влияния на точность установки нуля на выходе

81874 2 ет сигнал, поступающий с выхода компенсирующего усилителя 6, но так как ключ 9 в это время разомкнут, сигнал

ro схемы 8 выборки и хранения не поступает на вход выходного усилителя

4 фиг.2, диаграмма 4, интервал О

t„). В режиме записи измеряемого процесса ключи 12 и 13 замкнуты, а ключ

14 разомкнут. В этом режиме калибро10 вочные резисторы 15 и 16 закорочены.

В момент времени t, (фиг.2, диаграмма 1) по команде с формирователя

11 калибровочных импульсов замыкается ключ 9 и начинает работать схема

15 автокомпенсации, сигнал с выхода согласуюшего блока 2 поступает на вход компенсирующего усилителя 6, с его выхода на вход схемы 8 выборки и хранения и с выхода последней на второй

20 вход выходного усилителя 4.

Работа схем описывается следующими уравнениями:

12818

Р. 21с д1 а2 2+и

2Е k

U К ьых сЗ 2 + n у

40 где К вЂ” коэффициент усиления согч ласующего блока;

K =К К

U, — выходное напРяжение согла- 45 бь11т.ч сующего блока;

К вЂ” коэффициент передачи пред1 варительного усилителя;

К вЂ” коэффициент передачи выходного усилителя.

Для упрощения расчетов примем

K =1, rurpa U =U „,, где U „ 1 †. .напряжение на выходе выходного усилителя и 1"„=К

@ режиме калибровки ключи 12 и 13 размыкаются, а ключ 14 замыкается, 55 тогда и+ 2k 2 + и согласующего блока не оказывают температурные и временные дрейфы.

В момент времени t no сигналу формирователя 11 калибровочных импульсов размыкается ключ 7 (диаграм5 ма 2). Запомненная в схеме выборки и хранения величина по-прежнему поступает на второй вход выходного усилителя 4, поддерживая на его выходе

Вых. ч

B момент времени t (диаграмма 3) э с третьего выхода формирователя ll калибровочных импульсов поступает сигнал на управляющие входы ключей

12 и 13, размыкая их, и на управляю- 15 щий вход ключа 14, замыкая его. В этот момент времени формируется калибровочный уровень.

Работа схемы в этот момент описывается следующими выражениями. Пусть 2р

R =R =R, =R =R

2 э 4

hR(=hRg=hR К 1с R

1 1

R =R =nR, à R = — R = — n R к1 к кэ 2 к1 2 где R,, R, R R — сопротивление соответствующего плеча тензомоста;

R„ — калибровочное сопротивление;

n — коэффициент; аК вЂ” величина изменений сопротивлений тенэорезисторов;

k — коэффициент.

В режиме записи измеряемого процесса ключи 12 и 13 замкнуты, ключ

14 разомкнут, тогда 35

74 4

На выходе усилителя появляется сигнал калибровки 11„, „

F, k n

2+ и

Sbl K к

Анализ выражения показывает, чтс величина калибровочного сигнала не зависит от степени деформации тенэо моста (в выражении отсутствует коэф.

dR1 фициент k = †!.

R!

Формула и з о б р е т е н и я

1. Тензометрическое устройство, . содержащее последовательно соединенные четырехплечий тензомост, согласующий блок, регистратор, а также последовательно соединенные генератор и формирователь калибровочньтхимпульсов, схему выборки и хранения, три ключа, первый из которых выходом соединен с входом схемы выборки и хранения, выход которой соединен с входом второго ключа, выход которого подключен к второму входу согласующего блока, а управляющие входы ключей соединены с соответствующими выходами формирователя калибровочных импульсов, первый калибровочный резистор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения эа счет снижения погрешностей при калибровке, в него введены второй и третий калибровочные резисторы, компенсирующий усилитель, четвертый и пятый ключи, управляющие входы которых соединены с третьим выходом формирователя калибровочных импульсов, причем вход и выход четВ момент времени t, размыкается ключ 14 и замыкаются ключи 12 и 13 (диаграмма 3). В момент времени размыкается ключ 9 (диаграмма 1), в момент времени t замыкается ключ 7 (диаграмма 2). После момента времени схема переводится в режим записи информации об измеряемой величине (диаграмма 4).

Временное разделение срабатывания ключей введено с целью исключения влияния переходных процессов на регистрируемую информацию.

Таким образом, данное тензометрическое устройство позволяет повысить точность компенсации входного сигнала и исключить влияние степени деформации тензомоста на величину калибровочного сигнала, что позволяет повысить точность измерения.

1281874 6 шиной диагонали питания и резистором, . второго плеча тенэомоста, вход компенсирующего усилителя соединен с выходом согласующего блока, а выход — с входом первого ключа.

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е. е с я тем, что величину второго калибровочного резистора выбирают равной величине первого калибровочfO ного резистора, а величину третьего калибровочного резистора равной половине первого калибровочного резистора. вертого ключа соединены соответственно с выводами второго калибровочного резистора, включенного последовательно с резистором третьего плеча тен" зомоста, вход и выход пятого ключа соединены соответственно с выводами третьего калибровочного резистора, включенного между шиной питания и первой вершиной диагонали питания тензомоста, вход и выход третьего ключа соединены соответственно с выводами первого калибровочного резистора, включенного между второй верСоставитель В. Семенчук

Редактор А. Ворович Техред Н.Глущенко Корректор Т. Колб

Тираж 676 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7251/35,Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4