Тензометрический преобразователь

 

Изобретение относится к тензо- .метрическим преобразователям механических параметров со встроенными средствами контроля начального уровня и чувствительности и может быть использовано при криогенных измерениях усилий или деформаций. Цель изобретения - повышение точности за счет поочередной регистрации рабочего и тестовых сигналов, Это достигается последовательным встречньм соединением измерительных диагоналей двух тензометрических мостов, в которые включены по два отличающихся по расположению тензорезистора с каждого из двух упругих элементов, один из которых предварительно нагружен постоянной нагрузкой известной величины, причем в одном мосте в смежных плечах включены два разных по расположению тензорезистора с разных упругих элементов, а в другом - два одинаково расположенных тензорезистора с тех же элементов, и периодическим отключением и включением питания одного из мостов и независимым от него изменением полярности питания другогсь моста. При отключении питания первого моста записывается уровень, равный половине постоянной нагрузки, при переключении полярности питания второго моста - скачок на осциллограмме реального процесса, равный величине постоянной нагрузки. Тензометрический преобразователь позволяет контролировать его Начальный уровень и чувствительность без отключения его от измеряемого физического параметра в жестких условиях эксплуатации. 2 ил. а (Л с со VI 01 СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 G Ol В 7/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

2 ил.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

H А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3969470/25-28 (22) 28.10.85 (4б) 29.02.88. Бюл. № 8 (71) Особое конструкторско-техноо логическое бюро Физико — технического института низких температур ЛН УССР (72) Н.И. Мокрый, В.К. Чернецкий, и В.Я. Ильичев (53) 531 .781 .2(088 .8) (54) ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИИ ПРЕОБРЛЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к тензометрическим преобразователям механических параметров со встроенными средствами контроля начального уровня и чувствительности и может быть использовано при криогенных измерениях усилий или деформаций.

Цель изобретения — повышение точ— ности за счет поочередной регистрации рабочего и тестовых сигналов, Это достигается последовательным встречным соединением измерительных диагоналей двух тензометрических мостов, в которые включены по два отличающихся по расположению тенИзобретение относится к тензометрическим датчикам механических величин, например усилия, перемещения и т.п ., и может быть использ »вано при измерении в условиях криогенных температур, кбгда систематическое изменение градуировочных характеристик не может быть заранее определено.

„,З0„„1377575 А 1

2 зорезистора с каждого из двух упругих элементов, один из которых предварительно нагружен постоянной нагрузкой известной величины, причем в одном мосте в смежных плечах включены два разных по расположению тензорезистора с разных упругих элементов, а в другом — два одинаково расположенных тензорезистора с тех же элементов, и периодическим отключением и включением питания одного из мостов и независимым от него изменением полярности питания другогс моста. При отключении питания первого моста записывается уровень, равный половине постоянной нагрузки, при переключении полярности питания второго моста — скачок на осциллограмме ре— ального процесса, равный величине постоянной нагрузки. Тензометрический преобразователь позволяет контролировать его начальный уровень и чувствительность без отключения его от измеряемого физического параметра в жестких условиях эксплуатации.

Цель изобретения — повышение точности за счет поочередной регистрации рабочего и тестовых сигналов.

Цель достигается последовательным встречным соединением измерительных диагоналей двух тензометрических мостов, в которые включены по два отличающихся по расположению теноорезистора с каждого из двух упругих

1377575 элементов, один из которых предварительно нагружен постоянной нагрузкой известной в елич ины А Р, прич ем в одном месте в смежных плечах включены два разных по расположению тензорезистора с разных упругих элементов, а в друГом — два одинаково расположенных тензорезистора с тех же элементов, и периодическим отключением и включением питания одного из мостов с помощью выключателя и независимым от него изменением полярности питания другого моста с помощью переключателя, дающих два уровня тестового сигнала.

На фиг. 1 представлен тензометрический преобразователь с рабочим и предварительно нагруженным упругими элементами, общий вид; на фиг. 2 — 2О электрическая схема тензометрического преобразователя.

Тензометрический преобразователь, например датчик вертикального усилия растяжения Р, содержит рабочий и пред-Д5 варительно нагруженный упругие элементы 1 и 2 с размещенными на них тензорезисторами 3-10, соединенный

- с нижней частью предварительно нагруженного упругого элемента 2 об- 30 разцовый груз 11, выключатель 12 двухпроводной линии, переключатель

13 полярности двухпроводной линии, два стабилизированных источника 14 и 15 и измеритель 16 выходного на35 пряжения, например самопишущий преобразователь с уравновешиванием измеряемой величины напряжением от отдельного источника стабилизированного напряжения, а также баланси- 40 ровочные потенциометры 17 и 18 обоих мостов. Тензорезисторы 3-6 расположены на рабочем упругом элементе 1, а тензорезисторы 7-10 — на предварительно нагруженном упругом 45 элементе 2, причем группа тензорезисторов 3,5,7 и 9, одинаковых по расположению относительно общей продольной оси упругих элементов 1 и 2, отличается по расположению от группы тензорезисторов 4-10, также одинаковых по расположению относительно той же оси. В последовательно включенные смежные плечи первого моста включены тензорезисторы 3,4, 7 и 8, а в последовательно включенные смежные плечи второго моста — тензорезисторы 10, 9, 6 и 5. Общие точки тензорезисторов 7, 8 и 10, 9 соединены между собой., а также с подвижными контактами потенциометров 17 и 18. Крайние точки потенциометра

17 соединены соответственно с вершинами диагонали питания первoro моста — общими точками тензорезисторов 3, 8 и 4,7 . Крайние точки потенциометра 18 соединены соответственно с вершинами диагонали питания второго моста — общими точками тензорезисторов 10, 5 и 9, 6. Выклю- чатель 12 двухпроводной линии включен между выводами источника 14 стабилизированного напряжения и диагональю питания первого моста, а переключатель 13 полярности двухпроводной линии — между источником 15 стабилизированного напряжения и диагональю питания второго моста . Свободные вершины измерительных диагоналей первого и второго мостов — общие точки тензорезисторов 3,4 и 5,6 соединены с измерителем 16 выходного напряжения. !

Устройство работает следующим образом.

При помещении тензометрического преобразователя в условия воздействия влияющих факторов, например криогенной температуры, изменяется как начальный уровень, так и чувствительность этого преобразователя. Однако изменение начального уровня при соответствующем подборе. одинаковых упругих элементов 1 и 2 и одинаковых тензорезисторов 3 — 1О может быть уменьшено до достаточно мал и величины. Изменение чувствительности, связанное, например, с изменением модуля упругости материала упругих элементов 1 и 2 или с изменением сопротивления тензорезисторов 3-10, не может быть устранено, и должно учитываться как соответствующая коррекция результатов измерения по данным регистрации тестовых сигналов . Такой тестовый сигнал постоянно присутствует в выходном сигнале каждого моста, и для его выделения необходимо исключить из общего сигнала на входе измерителя 16 сигнал первого моста, что достигается выключением источника 14 питания этого моста, или изменить полярность сигнала второго моста, что достигается изменением полярности источника 15 с помощью переключателя 13.

3775/э

Формул г

Перед началом измерений записывают начальный уровень выходного сигнала тензометрического преобразователя, затем регистрируют измеряемый физический параметр, а для кратковременной записи скачка от тестового сигнала, равного по амплитуде величине предварительной нагрузки на упругий элемент 2, переключателем 13 изменяют полярность напряжения питания второго моста от источника 15. Затем возвращают переключатель 13 в исходное положение и продолжают запись измеряемого параметра. Для получения ступеньки от тестового сигнала, равного по амплитуде половине величины предварительной нагрузки на упругий элемент 2, выключают источник 14 питания первого моста. При этом записывается прямая линия одинаковой амплитуды, равной половине величины предварительной нагрузки. СопоСтавление обеих ступенек позволяет зафиксировать как начальный уровень сигнала тензометрического преобразователя в данный момент времени вычитанием из уровня, записанного при выключении источника 14, половины величины скачка уровня записи, полученного при смене полярности источника !5, так и чувствительность тенэометрического преобразователя по величине того же скачка.

Использование предлагаемого тензометрического преобразователя позволяет контролировать начальный уровень и чувствительность этого устройства без отключения его от измеряемого физического параметра при воздействии интенсивных влияющих факторов, например криогенных температур, и повысить точность измерения физических параметров в жестких условиях эксплуатации. изобретения

Тензометрический преобразбватель, содержащий рабочий и последовательно

5 соединенный с ним предварительно нагруженный упругие элементы с размещенными на них тензорезистора-, ми, блок питания и измерительную схему, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет поочередной регистрации рабочего и тестовых сигналов, он снабжен выключателем двухпроводной линии и переключателем полярности двухпроводной линии, блок питания выполнен в виде двух идентичных стабилизированных источников напряжения, .измерительная схема выполнена в виде

2р двух последовательно-встречно соединенных измерительными диагоналями четырехплечих мостов и измерителя г выходного напряжения, в смежные плечи каждого моста включены два отли25 чающихся по расположению тензорезистора рабочего упругого элемента и два отличающихся Io раположению тензорезистора предварительно напряженного упругого элемента

30 так, что в смежных плечах первого моста включены два разных по расположению тензорезистора с разных упругих элемен FQB а в смежных плечах второго моста включены два одинаковых по расположению тенэорезистора с разных упругих элементов, переключатель полярности двухпроводной линии включен между диагональю питания первого моста и пер4р вым .источником стабилизированного напряжения, а выключатель двухпроводной линии включен между диагональю питания второго моста и вторым источником стабилизированного напря45

1377575

71 фиг, 2

Составитель Н. Тимошенко

Техред Л.Олийнык Корректор О. Ципле

Редактор А. Огар

Тираж 683

Подписное

Заказ 4101

ВНИИПИ. Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент",. r„ Ужгород, ул. Гагарина, 101