Тензометрическое устройство
Изобретение относится к измерительной технике.и может быть использовано для измерения неэлектрических величин, например деформаций и усилий . Целью изобретения являются распшрение динамического диапазона за счет устранения амплитудных ограничений , и повышение точности измерения за счет устранения нестабильности амплитуды генератора несущей частоты и коэффициента, усиления усилителя. Тензометр} ческое устройство работает в двух режимах - изменения и калибровки . В режиме измерения напряжение несущей частоты модулируется по амплитуде информационным сигналом, усиливается и разветвляется по двум канэлдм в одном из которых производится едвиг по фазе на 90. Составляющие сигнала преобразуются к цифровому виду, затем осуществляется .-их цифровая обработка, в результате которой выделяется информацион} ый сигнал, поступающий далее на регистратор. В режиме калибровки немодулированное напряжение несущей частоты проходит через измерительный тракт, и сравнивается затем по амплитуде с опорным напряжением. В случае их отличия вырабатывается разностный сигнал, подст раивающий коэффициент усиления усилителя . 2 ил. 10 (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК.80 4667.!5!1 4 G Ol В 7/16
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧЪ<РЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4272257/25-28 (22) 30,06.87 (,6) 07.02.89. Бюл. Ф 5 (71) Московский институт электронного машиностроения (72) Б.В. Петров, А,B. Канищев, В.К. Глебин, С.Ю. Бугаев и М.А. Зима (53) 531.781.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР !! 551499, кл. G 01 В 7/16, 1977.
Авторское свидетельство СССР
Ф 987377, кл. G Ol В 7/16, 1983. (54 ) ТЕ Н ЗОМЕ ТРИЧЕ С КОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения неэлектрических величин, например деформаций и усилий. Целью изобретения являются расширение динамического диапазона за счет устранения амплитудных ограничений. и повьппение точности измерения за счет устранения нестабильности амИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения неэлектрических величин, например деформаций и усилий.
Целью изобретения является расширение динамического диапазона за счет устранения ампли удных ограничений и повьппение точности измерения за счет устранения нестабильности амплитуды генератора несущей частоты и коэффициента усиления усилителя.
На фиг. 1 представлена блок-схема тензометрического устройства; на плитуды генератора несущей частоты и коэффициента усиления усилителя.
Тензометрическое устройство работает в двух режимах — измерения и калибровки. В режиме измерения напряжение несущей частоты модулируется по амплитуде информационным сигналом, усиливается и разветвляется по двум каналам, в одном из которых производится сдвиг по фазе на 90 . Составляющие о сигнала преобразуются к цифровому виду, затем осуществляется:-их цифровая обработка, в результате которой выделяется информационный сигнал, поступающий далее на регистратор. В режиме калибровки немодулированное напряжение несущей частоты проходит через измерительный тракт, и сравнивается затем по амплитуде с опорным напряжением. В случае их отличия вырабатывается разностный сигнал, подстраивающий коэффициент усиления усилителя. 2 ил. фиг. 2 — схема блока обработки информации. ©Ъ
Тензометрическое устройство содержит генератор несущей частоты (ГНЧ), выход которого соединен с поВ следовательно соединенными управляемым коммутатором 2, тензомостом 3,, усипителем 4, фазовращателем 5, аналого-цифровым преобразователем 6 (АЦП), блоком 7 обработки информации (БОИ) и регистратором 8, последовательно соединенные схему 9 сравнения, генератор 10 опорного напряжения (ГОН), второй вход схемы 9 сравне3 14567 ния соединен со вторым выходом управляемого коммутатора 2, третий выход управляемого коммутатора 2 соединен .со вторым входом усилителя 4, а выход схемы 9 сравнения соединен с третьим входом усилителя 4, а выход усилителя 4 соединен также со вторым входом
АЦП 6, а выход БОИ 7 соединен также со вторым входом управляемого коммутатора 2. Блок 7 обработки информации содержит дна умножителя 11 и 12, выходы которых соединены со входами сумматора 13, последовательно с которым соединен преобразователь 14 кода, первый выход преобразователя 14 кода соединен с блоком 15 запоминания, а второй выход — со сдвиговым регист ром 16, Выходы блока 15 запоминания и сдвигового регистра 16 объединены 2О и являются выходом блока 7 обработки информации.
Устройство работает следующим образом.
ГНЧ l формирует Высокочастотное 25 напряжение питания тензомоста 3, которое поступает на вход управляемого коммутатора 2, работающего в двух режимах — измерения и калибронки.
В режиме измерения напряжения щ несущей частоты модулируется по амплитуде информационным сигналом и на выходе тензомоста 3 формируется на— пряжение
U< (с) — 1 fl+Mcos( М вЂ” коэффициент модуляции," JL — угловая частота модулирующего сигнала; Ч- — начальная фаза модулирующе" го сигнала. Напряжение Ц (t) поступает на вход усилителя 4„ на выходе котороro формируется напряжение U<(t)=K(U<(t), где К вЂ” регулируемый коэффициент усиления усилителя. С выхода усилителя ,4 сигнал Uq (t)=KV El+Mcos (t+y)fsin t поступает на вход двухканального АЦП 6 и на вход фазовращателя 5, где осущестнляется сдвиг фазы сигнала о на 90 . С выхода фазовращателя 5 сигнал Uз (t)=КЧ f1+ .icos(at+%)lcospt 55 поступает на второй вход двухканального АЦП 6. АЦП 6 преобразует анало" гоные сигналы U< (t) и Ц (t) в цифровые коды, пропорциональные зна- 1 67 4 чениям сигналов Uz(t) и U (t) н фиксированные моменты времени пТ П (nT) =К7„11+Mco s (пяТ+Ч)j s inn T; (2) Ц (nT)=KV, Cl+Mcos(пйТ+Ч)) cosn T, (3) где Т вЂ” шаг дискретизации; и l ф2 ° Зу ° ° ° С выхода АЦП 6 кодовые последовательности U (пТ) и U, (nT) поступают на БОИ 7, где осуществляется выделение огибающей модулированного сигнала. Сигналы U (nT) и U (nT) поступают на входы умножителей 11 и 12 и далее на сумматор 13, на выходе которого формируется кодовая последовательность г 2 2 Ц(пТ)=К V fl+Mcos(naT+V)l (sin nW+ а г 2 +co s п) Т) =К V, Cl +Mco s (ПЯТ+ 4)) р (4) представляющая собой дискретные значения огибающей информационного сигнала, возведенные в квадрат. Сигнал U<(nT) поступает на вход преобразователя 14 кода, осуществляющего преобразование чисел кодовой последовательности в последовательность чисел с плавающей запятой U (nT). Мантисса чисел последовательности Ц (пТ), значения которой заключены в интервале О,1+10, с выхода преобразователя 14 кода поступает на вход блока 15 запоминания, в котором хранится таблица значений квадратного корня чисел, лежащих в интервале 0,1+1 О, Опрос таблицы осуществляется с помощью адреса, определяемого значением мантиссы чисел кодовой последовательности Ug(nT). Порядок (характеристика) чисел Ug(nT) поступает на вход сднигового регистра 16, осуществляющего деление порядка на два. Таким образом, на выходе БОИ 7 формируется последовательность значений U6(nT)= =IIU4 (nT)=KVc (1+Ncos(nnI+9) п опоР циональных амплитуде инфо рмационного сигнала, то есть осуществляется демодуляция сигнала Ц (t) . Последовательность значений И (пТ) поступает на цифровой регистратор 8. В режиме калибровки осуществляется калибровка измерительного тракта. При этом напряжение с ГНЧ l, минуя тензомост 3, подается на усилитель 4, а сигнал Ц (nT) с выхода БОИ 7 — на вход схемы 9 сраннения. Одновременно на другой вход схемы 9 сравнения с 5 !4 выхода ГОН 10 поступает опорное напряжение Uo равное номинальному значению амплитуды напряжения несущей частоты Vo умноженному на номинальное значение коэффициента усиления усилителя 4 Ко . Схема 9 сравнения производит сравнение амплитуды напряжения U+ генератора 1 несущей частоты, измеренное измерительным трактом, с опорным напряжением Uoд и в случае их отличия вырабатывает раэностный сигнал ЙУ=Ц Уд посту пающий на третий вход усилителя 4, регулирующий коэффициент усиления усилителя 4 таким образом, чтобы амплитуда напряжения в измерительном тракте стала равной значению опорного напряжения. 1 о р и у л а и з о б р е т е н и я Тензометрическое устройство, содержащее тензомос т, гене ратор несущей частоты, усилитель > фа зов ращатель, аналого-цифровой преобразователь, управляемый коммутатор и регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, 56767 с целью расширения динамического диапазона за счет устранения амплитудных ограничений и повышения точности измерения за счет устранения нестабиль5 ности амплитуды генератора несущей частоты и коэффициента усиления усилителя, оно снабжено блоком обработки информации и последовательно соединенными генератором опорного напряжения и схемой сравнения, выход генератора несущей частоты соединен с последовательно соединенными управляемым коммутатором, тенэомостом, усилителем, фаэовращателем, аналогоцифровым преобразователем, блоком обработки информации и регистратором, выход усилителя соединен также с вторым входом аналого-цифрового преобразователя,выход блока обработки информации соединен с вторым входом коммутатора, второй выход коммутатора соединен с вторым входом схемы сравнения, третий выход коммутатора соединен с вто25 рым входом усилителя, а выход схемы сравнения соединен с третьим входом усилителя.! 456767 Фие. 2 Сос тав итель В . Писаревский Редактор Г. Волкова Техред М.Ходанич Корректор N. Самборская Заказ 7494/38 Тираж 683 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям.и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
