Устройство для измерения динамических деформаций

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения деформаций в элементах конструкций при воздействии нестащюнарных температур. Целью изобретения является повышение точности за счет компенсации изменения чувствительности тензорезистора при изменении температуры окружающей сре- Дз1. .Устройство позволяет автоматичес ки регулировать ток через тензорезистор таким образом, что его выходное напряжение при одинаковой деформации сохраняется постоянным. Вследствие этого величина снимаемого с тензорезистора полезного сигнала не зависит от изменения величины сопротивления тензорезистора, например от температуры . 1 з.п. ф-лы, 1 ил. о S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

42 А2

u% И»

15» 4 С 01 В 7/16

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 1000743 (21) 4307543/25-28 (22) ?1.09.87 (46} 30.03.89. Бюл. Ь 12 (72) Г.И.Буранов, I i.Ф .Лопарев и В.И.Малыщев (53) 531, 781, 2 (088, 8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1000743, кл. G 01 В 7/16, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения деформаций в

Изобретение относится к измерительной технике.

Цель изобретения — повыщение точностии.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит тензорезистор

1, соединенный через разделительные конденсаторы.2 и 3 с входами дифференциального усилителя 4, выполненного на операционных усилителях 5 и

6, выходы которых подключены к входам операционного усилителя 7. К одному выводу тензорезистора 1 подключен компенсационный стабилизатор 8 положительного тока, состоящий из последовательно соединенных регулирующе го сост авно го тр анэ и стор а 9, схемы 10 сравнения и усилителя 11 постоянного тока, к другому выводу тензореэистора 1 подключен компенэлементах конструкций при воздействии нестационарных температур. Целью изобретения является повьппение точности за счет компенсации изменения чувствительности тенэорезистора при изменении температуры окружающей среды. Устройство позволяет автоматически регулировать ток через тензорезистор таким образом, что его выходное напряжение при одинаковой деформации сохраняется постоя иным. Вследствие это го величина снимаемого с тенэ орезистора полезного сигнала не зависит от изменения величины сопротивления тензорезистора, например от температуры. I з.п. ф-ли, 1 ил. сационный стабилиз атор I 2 отрицательного тока, состоящий иэ последовательно соединенных регулирующе го со ставного транзистора 13, схемы 14 сравнения и усилителя 15 постоянного тока. Выходи стабилизатора 8 положительного тока (через резистор 16) и стабилизатора 12 отрицательного тока (через резистор 17) подключены к неинвертирующему входу регулирующего опер ационно го усилителя 18, выход каждого через резистор 19 включен в цепь обратной связи усилителя 11 постоянного тока и через резистор 20 в цепь обратной связи усилителя 15 постоянного тока. Инвертирующий вход регулирующего опер ационно го усилителя

IS подключен к средней точке резисторного делителя, состоящего иэ резисторов 21 и 22, включенного между выходом регулирующего операционного

1469342 усилителя 18 и общим .проводом. Сумматор 23 с частотно-зависимой отрицательной обратной связью и инвертор

24 выполнены на операционных усили5 телях 25 и 26. Один конец потенциометра 28 подключен к отрицательному полюсу (не показан) источника 27 опорного стабилизированного напряжения BtopoH к пол ожит ел ьному полю су (не показан) этого источника 27 и к нулевому проводу. Подвижная часть потенциометра 28 через резистор 29 подключена к неинвертирующему входу операционного усилителя 25 сумматора 23 и резистору 30, второй конец которого соединен с выводом тенэорезистора 1 и выходом компенсационногоо ст абилиэ атор а 8 положительно го тока, К неинвертирующему входу операционного усилителя 25 сумматора 23 подключен резистор 31, второй конец которого соединен с общим проводом, и конденсатор 32, второй конец конденсатора 3? подключен к выходу one- 25 рационного усилителя 25 сумматора

23. Выход операционного усилителя 25 сумматора 23 соединен через один резистор 33 с неинвертирующим входом операционного усилителя 11 компенсационного стабилиэ атора 8 положительного тока и через второй резистор

34 — c инвертирующим входом операционного усилителя 26 инвертора 24 и резистором 35, второй конец которого соединен с выходом операционного усилителя 26 инвертора 24. Неинвертирующий вход операционного усилителя 26 инвертора 24 соединен с нулевым проводом, а выход операционного 40 усилителя 26 инвертора 24 через резистор 36 подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя

15 компенсационного стабилизатора 12 отрицательного тока. 45

При изменении динамических деформаций на неичвертирующий вход операционного усилителя 25 сумматора 23 с большим коэффициентом усиления по постоянному току через одинаковые па величине резисторы 29 и 30 поступают два разнополярных постоянных напряжения с тензорезистора 1 и потенциометра 28 источника 27 опорного стабилизированного напряжения.

Кроме того, сюда же с тензорезистора

1 поступают и переменные сигналы, пропорциональные измеряемой деформации, При увеличении сопротивления тенэорезистора 1, например, от воздействия на него температуры окружающей среды увеличивается на нем и падение постоянного напряжения от протекающего через него тока питания. Разность постоянных напряжений, поступающих на неинвертирующий вход операционного усилителя 25 с тенэорезистора 1 и потенциометра 28, усиливается и через резисторы 33 и 34 подается, соответственно, на неинвертирующий вход усилителя 11 постоянного тока стабилизатора 8 отрицательного тока и инвертирующий вход операционного усилителя 26 инвертора 24. Операционный усилитель 26 инвертора 24 имеет коэффициент усиления, равный I. С выхода операционного усилителя 26 инвертора 24 постоянное напряжение в противофазе через резистор 36 поступает на неинвертирующий вход усилителя 15 постоянного тока стабилизатора 12 отрицательного тока.

Поступающие с выходов усилителей

I 1 и 15 на базы составных транзисторов 9 и 13 напряжения уменьшают протекающий через них ток до тех пор, пока на тензореэисторе 1 не установится напряжение, равное и противоположное по знаку напряжению,снимаемому с потенциометра 28, и пока разность этих напряжений на неинвертирующем входе операционного усилителя 25 не уст ано вит ся р ав ной О, Переменныи же измеряемый сигнал

-6 U, поступающий на неинвертирующий вход операционного усилителя 25 от тензорезистора 1, усиливается и через конденсатор 32 подается на инвертирующий вход этого усилителя.

Благодаря глубокой отрицательной обратной связи переменный сигнал 6U практически полностью подавляется и дальше не передается по цепи авторегулирования. Кроме того, величина этого сигнала, как правило, бывает на несколько порядков меньше постоянной составляющей напряжения, кото.рая поступает на неинвертирующий вход операционного усилителя 25 с тензорезистора 1.

Величина произ ведения постоя нной времени 831 СЗ 2 частотно-зависимой обратной связи на коэффициент К усилечия операционного усилителя 25 сумБ

14693 матора 23 (R31032K) берется на несколько порядков больше периода нижней частоты измеряемых деформаций, в противном случае на входе дифферен5 циального усилителя 4 подавляется полез ньгл сигнал, Фор мул а изобретения

1. Устройство для измерения динамических деформаций по авт. св, Р 1000743, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности за счет компенсации изменения чувст- >5 вительности тензорезистора при изменении температуры окружающей среды оно снабжено сумматором с частотно-зависимой обратной связью и инвертором, источником опорно го ст абилиз ирован- 20 ного напряжения и потенциометром, один вывод которого подключен к отрицательному полюсу источника опор- . ного стабилизированного напряжения, второй — к положительному полюсу это- 25 го источника, подвижная часть потенциометра через первый резистор подключена к неинвертирующему входу

42

6 сумматора, и второму резистору, второй вывод которого соединен с другим выводом тензореэистора и выходом компенсационного стабилиз атор а положительного тока, к инвертирующему входу сумматора подключены третий резистор, второй вывод которого соединен с общим проводом, и конденсатор,, второй вывод которого подключен к выходу сумматора, выход сумматора соединен через четвертый резистор с неинвертирующим входом операционного усилителя компенсационного стабилизатора положительного тока и с входом инвертора, а выход инвертора подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя компенсационного стабилиэ атора отрицательного тока.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что произведение постоянной времени RC частотнозависимой отрицательной обратной связи сумматора на его коэффициент усиления выбрано на несколько порядков болыпе периода нижней частоты измеряемой динамической деформации.

1469342

Составитель В.Писаревский

Редактор П. Парфенова Техред g.Äèäûê Корректор В, Гирняк

Заказ 1348/46 Тираж 683 Подпи сное

ВНИИИИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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