Тензометрическое устройство
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения сигналов тензометрических датчиков. Цель изобретения - повышение точности. Это достигается за счет уменьшения случайной и аддитивной составляющих погрешности, учета падения напряжения вдоль линии связи и снижения при многоточечных измерениях синфазных помех. Для этого устройство снабжено двумя однотипными усилителями мощности, каждый из которых состоит из инвертора 9 или 11 и повторителя 10 или 12 напряжения, через которые выходной сигнал генератора 4 подается на диагональ питания измерительного моста 13. При этом вход второго усилителя мощности подключен к выходу инвертора 9 первого усилителя мощности и подключен через фазовращатель 21 и усилитель-органичитель 22 к управляющему входу фазочувствительного выпрямителя 16. Входы узлов 19 и 20 балансировки реактивной и активной составляющих подключены к выходам инверторов 9 и 11, а выходы узлов 19 и 20 - к входам дифференциального усилителя 14 и масштабного усилителя 15 соответственно. Для стабилизации выходного напряжения генератора 4 в усилитель введена схема стабилизации, содержащая источник 1 опорного напряжения, схему 2 сравнения и регулируемый элемент 3. Для подключения нескольких усилителей к одному генератору при многоточечных измерениях устройство снабжено ключами 5 и 6, цепью синхронизации 7 и повторителем 8 напряжения. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (И) 41 А1 (50 4 С 01 В 7/!6
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А ВТОРСМОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4331769/25-28 (22) 30.09.87 (46) 30.11.89. Бюл. 11» 44 (71) Московское научно-производственное объединение "Измеритель" (72) В.П.Баранов, E.Â.Ðîìàí÷åíêî, Р.М.Фельдберг и Д,С.Сажин (53) 531 ° 781.2 (088.8) (56) Патент ФРГ В 1284646, кл. С 01 D 5/16, 1966.
Ф (54) ТКНЗОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения сигналов тенэометрических датчиков, Цель изобретения — повышение точности.
Цель достигается за счет уменьшения случайной и аддитивной составляющих погрешности, учета падения напряжения вдоль линии связи и снижения при многоточечных измерениях синфазных помех. Для этого устройство снабжено двумя однотипными усилителями мОщнОсти» каждый из кото рых состоит из инвертора 9 или 11 и повторителя 10 или 12 напряжения, 2 через которые выходной сигнал генератора 4 подается на диагональ питания измерительного моста 13. При этом вход второго усилителя мощности подключен к выходу инвертора 9 первого усилителя мощности и подключен через фазонращатель 21 и усилитель-ограничитель 22 к управляющему входу фазочувствительного выпрямителя 16, Входы узлов 19 и 20 балансировки реактивной и активной составляющих подключены к выходам инверторов 9 и 11, а выходы узлов 19 и
20 — к входам дифференциального усилителя 14 и масштабного усилителя
15 соответственно. Для стабилизации выходного напряжения генератора 4 в усилитель введена схема стабилизации, содержащая источник 1 опорного напряжения, схему 2 сравнения и регулируемый элемент 3. Для подключения нескольких усилителей к одному генератору при многоточечных измерениях устройство снабжено ключами
5 и 6, цепью синхронизации 7 и повторителем 8 напряжения. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
1525441
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения сигналов тенэоме тричес ких датчик ов, 11ель изобретения — повышение точности за счет умеиьшения случайной и аддитивной погрешностей, учета падения напряжения вдоль линии связи и снижения при многоточечных измерениях, синфаэных помех.
На фиг.l показана блок-схема тензометрического устройства; на фиг,2блок-схема узла балансировки реактивной составляющей; на фиг.3— схема подключения при многоточечHblx измерениях.
Тензометрическое устройство содержит схему стабилизации (1) напряжения генератора с источником 1 опорного напряжения, схемой 2 сравнения и регулируемым элементом 3 на полевом транзисторе, генератор 4, два ключа 5 и 6, цепь синхронизации
7, повторитель 8 напряжения, два 25 усилителя мощности (II и III) каждый иэ которых состоит из инвертора
9 и 11 и повторителя напряжений 1О и 12, измерительный мост 13, дифференциальный усилитель 14, масштабный усилитель 15, фаэочувствительный выпрямитель 16, фильтр 17 нижних частот, регистрирующий прибор 18, узел 19 балансировки реактивной составляющей, узел 20 балансировки активной составляющей, фаэовращатель
2l и усилитель-огра:- читель 22.
Узел 19 балансировки реактивной составляющей, позволяющий осуществить автоматическую балансировку, содержит (рис, 2),конденсатор 23, переменный резистор 24, активный регулируемый элемент 25, фильтр 26 квадратурной составляющей, усилительограничитель 27 и фазочувствительный 45 выпрямитель 28.
Тензометрическое устройство работает следующим образом.
Генератор 4 синусоидальных колебаний, выполненный, например, по схеме моста Вина на базе операцион50 ного усилителя, вырабатывает сигнал несущей частоты для питания измерительного моста. Через первый (ТТ) и второй (ТТТ) однотипные усилители мощности выходной сигнал генератора
4 поступает на диагональ питания (а-б) измерительного моста 13. Модулированный сигнал с сигнальной диагонали (в-г) измерительного моста
13 поступает на входы дифференциального усилителя 14 и затем масштабного усилителя 15, где с помощью узлов балансировки реактивной 19 и активной 20 составляющих устанавливается нулевой уровень измерительного моста 13, а с помощью масштабного усилителя 15 сигнал усиливается до унифицированного эначения. Фазочувствительный выпрямитель 16 преобразует усиленный модулированный сигнал в сигнал постоянного тока, а фильтр 17 нижних частот выделяет низкочастотный сигнал измеряемого процесса, который поступает на регистрирующий прибор 18. При этом опорный сигнал на управляемый вход фазочувствительного выпрямителя 16 поступает с выхода инвертора 9 первого усилителя мощности через фазоврашатель 21 и усилитель-ограничитель 22 °
Полоса пропускания дифференциального усилителя 14 определяется выражением
Е ш (1+ Н и / ь)
2Uî К, (1 f „ н) где U — напряжение шумов дифференциального усилителя в полосе 1 Гц в области равномерного спектра, приведенное ко входу, К„ — коэффициент, определяемый значением диапазона начального небаланса моста (0,6-1); верхняя граница полосы пропускания (5-10 кГц);
f „ — частота, ниже которой преобладает составляющая фликкершумов;
f — несущая частота генератора (5-8 кГц);
E — уровень шумов фазочувствительного выпрямителя и фильтра нижних частот, приведен-. ный ко входу дифференциального усилителя, 1
Схема стабилизации (1) обеспечивает стабилизацию частоты и амплитуды генератора. Опорное напряжение от источника 1, например стабилитрона поступает на вход схемы 2 сравнения, например, компаратора на базе операционного усилителя, где сравнивается с выходным напряжением генератора 4, поступающим на второй вход
25
Кд °
К, К4 — коэффициенты передачи операционных усилителей, на базе которых построены соответственно дифференциальный усилитель, масштабный усилитель, фазочувствительный выпрямитель и фильтр нижних частот (1-5) 10
45 !! г! коэффициенты передачи их цепей обратной связи.
Автоматическая балансировка реак50 тивной сос1 авляющей сигнала осуществляется следующим образом.
На управляющий вход фазочувствнтельного выпрямителя 28 с выхода инвертора 9.через квадратурный фильтр 26 и усилитель-ограничитель
27 поступает опорный сигнал. На второй вход фазочувствительного выпрямителя 28 с выхода масштабного усили5 152544 схемы 2 сравнения. Сигнал рассогласования через регулируемый элемент
3, например, полевой транзистор в режиме управляемого сопротивления подается на регулирующий вход гене5 ратора 4, управляя величиной выходного напряжения.
Напряжение смещения фазочувствительноге выпрямителя и фильтра нижних частот определяется выражением (Б о + 1!)Кз
1 U (t) ------- -- х !
Рнч 1+К 11 ()
1 (Км Кр) Къч +1 Кп Kìó " 15 " К,, +1
К!Pz. Кг 9> К &а г9
Кг 2 1 К3Я3 1 К4 !- 4 где 11 „„— выходное напряжение фильтра нижних частот; (I (t) — выходное напряжение генератора;
U — опорное напряжение, 1, — напряжение смещения схемы сравнения;
К вЂ” коэффициент передачи схемы
3 сравнения (10 — 10 ); у 4
К вЂ” коэффициент передачи измем -2 рительного моста (0-5 10 );
К„Кц — коэффициенты передачи узлов 1 балансировки реактивной и активной составляющих;
К вЂ” коэффициент передачи дифЗJ ференциального усилителя (l0 100)j
Кмч - коэффициент передачи масштабного усилителя (10-250);
1 6 теля 15 поступает измерительный несбалансированный сигнал по реактивной составляющей. С помощью фазочувствительного выпрямителя 28 и активного регулируемого элемента 25 схема осуществляет минимальный сдвиг по фазе между опорным и измеряемым сигналами в диапазоне, определяемом переменным резистором 24, и этот сигнал поступает на вход дидкЬеренциального усилителя 14.
При многоточечных измерениях устройства подключаются следующим образом (рис. 3 ), Ключ 5 разомкнут в первом устройстве, а в остальных разомкнут. Ключ 6 разомкнут в первом устройстве, а в остальных замкнут.
Выходной сигнал генератора 4 первого устройства через его повторитель 8 подается на вход цепи синхронизации
7 второго устройства ° Вход цепи синхронизации 7 третьего устройства подключается к выходу повторителя
8 второго устройства и т.д. Число устройства равно числу точек (каналов) измерения °
Применение изобретения повьппает качество исследования прочностных и деформационных свойств различных конструкций. и!ормула изобретения
1. Тенэометрическое устройство, содержащее генератор, измерительный мост, узлы балансировки активной и реактивной составляющих, дифференциальный усилитель, входы которого подключены к сигнальной диагонали моста, масштабный усилитель, фазочувствительный выпрямитель, фильтр нижних частот, регистрирующий прибор, подключенные последовательно к выходу дифференциального усилителя, фазовращатель, подключенный через усилитель-ограничитель к управляющему входу фазочувствительного выпрямителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности, оно снабжено двумя однотипными усилителями мощности, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных инвертора и повторителя напряжений, выходы повторителей подключены к IIpoTHBolIonoxHbIM вершинам диагонали питания измерительного моста и соединены с инвертирующими входами повторителей, вход инверто152544! ра первого усилителя мощности соединен с выходом генератора, а вход инвертора второго усилителя мощности - с выходом инвертора первого и входом фазовращателя, выходы инверторов подключены к входам узлов балансировки активной и реактивной составляющих, выход узла балансировки активной составляющей соединен с входом масштабного усилителя, а выход узла балансировки реактивной составляющей — с одним иэ входов дифференциальноro усилителя.
2. Устройство по п.l, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено схемой стабилизации напряжения генератора, выполненной в виде источника опорного напряжения и схемы сравнения, входы которой подключены к источнику опорного напряжения и выходу генератора, а выход схемы сравнения соединен через регулируемый элемент на полевом транзисторе с регулирующим входом генератора.
3. Устройство по tt,), о т л и— ч а в щ е е с я тем, что узел ба" лансировкн реактивной составляющей содержит переменный резистор, подключенный к въпсодам инвертороъ, конденсатор, включенный между средней точкой переменного резистора и входом дифференциального усилителя, активный регулируемый элемент, выполненный на базе операционного усилителя и оптрона, фильтр квадра5 туркой составляющей, фаэочувствительный выпрямитель и усилительограничитель, вход активного регулируемого элемента подключен через фазочувствительный выпрямитель к выходу масштабного усилителя, а выход — к средней точке переменного резистора, управляющий вход фазочувствитйльного выпрямителья через усилитель-ограничитель и фильтр квадратурной составляющей соединен с выходом инвертора первого усилителя мощности.
4. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности при многоточечных измерениях за счет обеспечения возможности подключения нескольких каналов измерения к одному генера25 тору, оно снабжено двумя ключами, один из которых включен между выходом генератора и входом первого усилителя мощности, цепью синхронизации, подключенной через второй ключ к входу первого усилителя мощности, и повторителем напряжения, подключенным к входу первого усилителя мощности
1525441
Синкрснизации
à 3 ,9 —
Вьк.еею сиихржизаци и хи ихииии
- f
Фиг. я
СоставиTeJlh Л.Степанов
Редактор Н.Горват Техред М.Ходанич Корректор М,Похо
Заказ 7208/32 Тираж 683 Подписное
ВНИИПИ 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, 1О1
