Многоканальный регистратор деформаций

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения относительных деформаций. Многоканальный регистратор деформаций, каждый канал которого содержит датчик деформаций в виде тензорезистора, входящего в состав мостовой схемы, аналого-цифровой преобразователь и внутренний источник питания, отличающийся тем, что в каждом канале тензорезистор включен в состав измерительной мостовой схемы Уитстона, дополнительно введен искрозащитный барьер по питанию мостовой схемы Уитстона, состоящий из последовательно соединенных предохранителя, ограничивающего и балластного резисторов, двух двунаправленных стабилитронов, первые выводы которых объединены и соединены со вторым выводом ограничительного резистора и первым выводом балластного резистора, а вторые выводы двунаправленных стабилитронов объединены и соединены с отрицательной клеммой внутреннего источника питания, к положительной клемме которого подключен первый вывод предохранителя, выходы искрозащитного барьера по питанию мостовой схемы Уитстона подключены к одной диагонали мостовой схемы Уитсона, другая диагональ которой подключена к соответствующим входам аналого-цифрового преобразователя, также в регистратор введены первый и второй искрозащитные барьеры, вход первого из которых соединен с выходом персонального компьютера, а выход соединен с соответствующими входами аналого-цифрового преобразователя каждого канала, вход второго искрозащитного барьера соединен с соответствующими выводами внешнего блока питания, а выход - с соответствующими входами внутреннего источника питания и соответствующими входами аналого-цифрового преобразователя каждого канала, причем первый и второй искрозащитный барьер включают в себя предохранитель, первый вывод которого подключен к положительной входной клемме барьера, второй вывод подключен к первому выводу резистора, второй вывод которого соединен с первыми выводами двух двунаправленных стабилитронов, вторые выводы которых объединены и соединены с отрицательной клеммой искрозащитного барьера. Достигаемым техническим результатом является повышение точности измерений относительных деформаций в области малых амплитудных значений и обеспечение защиты от перехода напряжения питающей сети в цепи, соединяющей регистратор и тензорезисторы. 1 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения относительных деформаций.

Известен многоканальный регистратор деформаций «АИДА», содержащий в каждом измерительном канале 16-ти разрядный аналого-цифровой преобразователь и источник питания (см. научно-технический журнал «Датчики и Системы» №8, 2013 год, стр. 46) Регистрация относительных деформаций в нем производится при помощи двухвыводных фольговых тензорезисторов. В качестве датчиков в регистраторе деформаций «АИДА» используются тензорезисторы с номинальным сопротивлением 100, 120, 200 Ом. Тензорезисторы подключаются к регистратору по мостовой схеме.

Вышеуказанный многоканальный регистратор деформаций является наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению и поэтому выбран в качестве прототипа.

Недостатками вышеуказанного многоканального регистратора деформаций «АИДА» являются:

- невозможность проведения измерений в области малых амплитудных значений относительных деформаций,

- отсутствие защиты, ограничивающей величину напряжения питания тензорезисторов.

Техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в измерении относительных деформаций в области малых амплитудных значений и обеспечении защиты, ограничивающей величину напряжения питания тензорезисторов.

Достигаемым техническим результатом является повышение точности измерений относительных деформаций в области малых амплитудных значений и обеспечение защиты от перехода напряжения питающей сети в цепи, соединяющей регистратор и тензорезисторы.

Для достижения технического результата в многоканальном регистраторе деформаций, каждый канал которого содержит датчик деформаций в виде тензорезистора, входящего в состав мостовой схемы, аналого-цифровой преобразователь и внутренний источник питания, новым является то, что в каждом канале тензорезистор включен в состав измерительной мостовой схемы Уитстона (мост Уитстона), дополнительно введен искрозащитный барьер по питанию моста Уитстона, состоящий из последовательно соединенных предохранителя, ограничивающего и балластного резисторов, двух двунаправленных стабилитронов, первые выводы которых объединены и соединены со вторым выводом ограничительного резистора и первым выводом балластного резистора, а вторые выводы двунаправленных стабилитронов объединены и соединены с отрицательной клеммой внутреннего источника питания, к положительной клемме которого подключен первый вывод предохранителя. Выходы искрозащитного барьера по питанию моста Уитстона подключены к одной диагонали моста Уитсона, другая диагональ которой подключена к соответствующим входам аналого-цифрового преобразователя. Также в регистратор введены первый и второй искрозащитные барьеры, вход первого из которых соединен с выходом персонального компьютера, а выход соединен с соответствующими входами аналого-цифрового преобразователя каждого канала, вход второго искрозащитного барьера соединен с соответствующими выводами внешнего блока питания, а выход - с соответствующими входами внутреннего источника питания и соответствующими входами аналого-цифрового преобразователя каждого канала, причем первый и второй искрозащитный барьер включают в себя предохранитель, первый вывод которого подключен к положительной входной клемме барьера, второй вывод подключен к первому выводу резистора, второй вывод которого соединен с первыми выводами двух двунаправленных стабилитронов, вторые выводы которых объединены и соединены с отрицательной клеммой искрозащитного барьера.

Новая совокупность существенных признаков позволяет проводить измерения относительных деформаций в области малых амплитудных значений относительных деформаций и обеспечивает защиту, ограничивающую величину тока питания тензорезисторов.

Изобретение реализуется схемой, представленной на чертеже.

Каждый канал многоканального регистратора деформации содержит тензорезистор 18, аналого-цифровой преобразователь 1, внутренний источник питания 2, мостовую схему Уитстона 3 и ее искрозащитный барьер по питанию 4, состоящий из последовательно соединенных предохранителя 5, ограничительного резистора 6 и балластного резистора 7, двух двунаправленных стабилитронов 8, 9, первые выводы которых объединены и соединены со вторым выводом ограничительного резистора 6 и первым выводом балластного резистора 7. Вторые выводы двунаправленных стабилитронов 8, 9 объединены и соединены с отрицательной клеммой внутреннего источника питания 2, к положительной клемме которого подключен первый вывод предохранителя 5. Выходы искрозащитного барьера по питанию мостовой схемы Уитстона 4 подключены к одной диагонали моста Уитстона 3. Другая диагональ моста 3 подключена к соответствующим входам (In+, In-) аналого-цифрового преобразователя I.

В регистратор введены два искрозащитных барьера 10, 19, первый 10 из которых является искрозащитным барьером по интерфейсу, а второй 19 - искрозащитным барьером по питанию регистратора. Вход первого искрозащитного барьера 10 соединен с выходом персонального компьютера 11, а выход соединен с соответствующими входами (DATA+, DATA-) аналого-цифрового преобразователя 1 каждого канала. Вход второго искрозащитного барьера 19 соединен с соответствующими выводами внешнего блока питания 12. При этом первый 10 и второй 19 искрозащитный барьер включают в себя предохранитель 13, первый вывод которого подключен к положительной входной клемме барьера, второй вывод подключен к первому выводу резистора 14, второй вывод которого соединен с первыми выводами двух двунаправленных стабилистронов 15, 16, вторые выводы которых объединены и соединены с отрицательной клеммой искрозащитного барьера.

Устройство работает следующим образом.

С внешнего блока питания 12 и персонального компьютера (ПК) 11 подаются напряжение питания и сигналы интерфейса через первый искрозащитный барьер 10 и второй искрозащитный барьер 19 ко входам аналогово-цифровых преобразователей 1 каждого канала. Регистрация относительных деформаций производится тензорезисторами 18, включенными в измерительные каналы по мостовой схеме Уитстона 3, которая выполнена в виде трех резисторов 17 и одного тензорезистора 18. Мост Уитстона может также содержать два тензорезистора 18 и два резистора 17.

Рассмотрим работу одного канала многоканального регистратора деформаций. Входное напряжение с внешнего блока питания 12 через искрозащитный барьер 10 подается на внутренний источник питания 2 моста Уитстона 3, который служит для снижения и стабилизации входного напряжения, а также для гальванической изоляции питания моста Уитстона. Деформация объекта испытания изменяет сопротивление наклеенного на него тензорезистора 18. Изменение сопротивления тензорезистора 18 вызывает изменение напряжения моста Уитстона 3. Изменение напряжения моста Уитстона 3 регистрируется АЦП 1 регистратора и по линиям интерфейса (Data+, Data-) данные значения передаются в компьютер 11. После чего напряжения с каждого моста Уитстона 3 программно пересчитываются в единицы деформации (мкм/м).

В многоканальном регистраторе деформаций искрозащитные барьеры являются идентичными и работают аналогично, следующим образом. В случае перехода напряжения питающей сети на входы питания и интерфейса регистратора максимально возможное входное напряжение на входе каждого барьера 10 составляет 250 B, при подаче которого на барьер 10 происходит стабилизация стабилитронами 15, 16 выходного напряжения барьера 10 на уровне, не превышающем 30 B, до момента разрыва цепи быстродействующим предохранителем 13. Резистор 14 ограничивает ток на входе стабилитронов 15,16, тем самым препятствуя их выходу из строя. Таким образом, обеспечивается стабильная работа регистратора при напряжении сети (250 B) в цепи питания регистратора.

Искрозащитные барьеры по питанию и интерфейсу 10, 19 экранированы от остальных элементов регистратора защитной крышкой, с обеспечением неразборности конструкции.

В многоканальном регистраторе деформаций барьеры 4 по питанию мостов Уитстона 3 работают следующим образом. Максимальное возможное входное напряжение на барьере 4 составляет 30 B. При подаче этого напряжения на барьер 4 происходит стабилизация двумя двунаправленными стабилитронами 8, 9 выходного напряжения барьера 4 на уровне, не превышающем 7,5 B до момента разрыва цепи предохранителем 5 в случае превышения указанного значения. Резисторы 6 и 7 ограничивают ток на входе стабилитронов 8, 9, тем самым препятствуя их выходу из строя. С помощью данных барьеров 4 в каждом канале обеспечивается стабильная работа мостов Уитстона 3 при переходе на напряжение (30 B) в их цепи питания.

С помощью разработанного многоканального регистратора проводились измерения относительных деформаций, которые подтвердили, что новое техническое решение позволяет проводить измерения относительных деформаций, при этом обеспечивает необходимую точность при измерениях в области малых амплитудных значений и безопасность проведения испытаний.

Многоканальный регистратор деформаций, каждый канал которого содержит датчик деформаций в виде тензорезистора, входящего в состав мостовой схемы, аналого-цифровой преобразователь и внутренний источник питания, отличающийся тем, что в каждом канале тензорезистор включен в состав измерительной мостовой схемы Уитстона, дополнительно введен искрозащитный барьер по питанию мостовой схемы Уитстона, состоящий из последовательно соединенных предохранителя, ограничивающего и балластного резисторов, двух двунаправленных стабилитронов, первые выводы которых объединены и соединены со вторым выводом ограничительного резистора и первым выводом балластного резистора, а вторые выводы двунаправленных стабилитронов объединены и соединены с отрицательной клеммой внутреннего источника питания, к положительной клемме которого подключен первый вывод предохранителя, выходы искрозащитного барьера по питанию мостовой схемы Уитстона подключены к одной диагонали мостовой схемы Уитсона, другая диагональ которой подключена к соответствующим входам аналого-цифрового преобразователя, также в регистратор введены первый и второй искрозащитные барьеры, вход первого из которых соединен с выходом персонального компьютера, а выход соединен с соответствующими входами аналого-цифрового преобразователя каждого канала, вход второго искрозащитного барьера соединен с соответствующими выводами внешнего блока питания, а выход - с соответствующими входами внутреннего источника питания и соответствующими входами аналого-цифрового преобразователя каждого канала, причем первый и второй искрозащитный барьер включают в себя предохранитель, первый вывод которого подключен к положительной входной клемме барьера, второй вывод подключен к первому выводу резистора, второй вывод которого соединен с первыми выводами двух двунаправленных стабилитронов, вторые выводы которых объединены и соединены с отрицательной клеммой искрозащитного барьера.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу электромагнитной дефектоскопии эксплуатационных колонн нефтяных и газовых скважин. Техническим результатом является упрощение технологии обнаружения и разделения дефектов, расположенных на внутренней и внешней стенках эксплуатационной колонны, обеспечение высокой точности обнаружения и разделения дефектов.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам визуализации методом магнитоиндукционной томографии. Способ включает в себя получение доступа к множеству результатов измерения характеристик катушки, полученных для образца с помощью одной катушки, которую возбуждают радиочастотной (РЧ) энергией от источника РЧ-энергии, при этом каждый из множества результатов измерения характеристик катушки получен с помощью одной катушки в одном из множества отдельных местоположений относительно образца и соотнесения данных о положении катушки с каждым из множества результатов измерения характеристик катушки.

Группа изобретений относится к области исследования материалов радиографическими методами с применением ударных нагружений и воздействием магнитного поля. Сущность изобретений заключается в том, что пучок протонов направляют под углом к силовым линиям магнитного поля, после облучения области исследования получают три изображения отклоненного магнитным полем протонного пучка путем его поочередной фокусировки с помощью трех магнитооптических линзовых систем на трех конверторах систем регистрации, первое из которых формируют без изменения интенсивности пучка, а следующие - с последовательным изменением интенсивности пучка путем его ослабления в зависимости от его отклонения магнитным полем во взаимно перпендикулярных направлениях, обработку осуществляют путем деления полученных изображений отклоненного магнитным полем пучка между собой и на изображение пучка до пропуска его через область исследования с учетом обратного преобразования функции ошибок с вычислением углов рассеяния пучка протонов под действием магнитного поля и последующей реконструкцией изображения компонентов вектора магнитной индукции во взаимно перпендикулярных направлениях, по которому определяют поля деформации области исследования.

Изобретение относится к неразрушающему контролю металлов и сплавов, а именно к устройствам, предназначенным для автоматизированного экспресс-контроля состава сплавов на основе железа, а именно содержания ферритной фазы в различных марках стали при литье и, прежде всего, в стальных пробах и калибровочных образцах.

Группа изобретений относится к области медицины и может быть использована для изучения процесса накопления магнитных наночастиц в заданном участке сосудистой системы под воздействием внешнего магнитного поля.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к испытаниям магнитных материалов, и может быть использовано для определения содержания феррита в материале, измерения температурных зависимостей степени ферритизации и определения по ним температур магнитных фазовых переходов.

Изобретение относится к области магнитной дефектоскопии литых заготовок из стали 110Г13Л и может быть использовано для определения качества заготовок из стали 110Г13Л, необходимого для работы изделий из них при ударном виде износа.

Использование: для обнаружения магнитных свойств магнитного материала, содержащегося в листе бумаги. Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит магнитный модуль, который генерирует магнитное поле, перпендикулярное направлению транспортирования листа бумаги на пути транспортирования и параллельное поверхности транспортирования листа бумаги, причем интенсивность магнитного поля уменьшается по мере транспортирования листа бумаги в направлении транспортирования, а после достижения 0 (нуля) интенсивность магнитного поля увеличивается, при этом направление магнитного поля является противоположным направлением; и множество магнитных датчиков, расположенных в магнитном поле, генерируемом магнитным модулем в местах, в которых интенсивность магнитного поля взаимно отличается и которые обнаруживают магнитные свойства листа бумаги, транспортируемого по пути транспортирования, при этом магнитные свойства магнитного материала, содержащегося в листе бумаги, обнаруживаются на основе выходных сигналов указанного множества магнитных датчиков, получаемых при обнаружении магнитного материала.

Изобретение относится к неразрушающему контролю металлов и сплавов, а именно к методам контроля фазового состава, и может быть использовано в металлургии, металлообработке, машиностроении, авиастроении для контроля качества продукции и стабильности технологических процессов.

Изобретение может быть использовано при контроле электропроводимости и коррелирующего с ней значения температуры внутренних слоев листа, например, из рафинированной меди - медной рубашки кристаллизатора путем измерения электропроводимости внутренних слоев меди.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к тензодатчикам, предназначенным для измерения деформации твердых тел, и может быть использовано для контроля состояния высокопрочных материалов и конструкций из них.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения перемещений. Сущность: тензорезисторный преобразователь перемещений содержит жесткий недеформируемый корпус с направляющим отверстием, в котором с возможностью возвратно-поступательного перемещения размещен измерительный наконечник, связанный с чувствительным элементом в виде закрепленного в корпусе упругого деформационного кольца.

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к электротензометрии, и может быть использовано в авиационной промышленности, машиностроении, строительстве для исследования прочности конструкций с помощью одиночного тензорезистора в частотном диапазоне от 0 до 5000 Гц и более при повышенном уровне мешающих факторов - электромагнитных помех и термоэ.д.с.

Изобретение относится к измерительной технике, предназначенной для измерения малых деформаций, в частности к емкостным дилатометрам, и может быть использовано для определения коэффициента линейного температурного расширения, пьезоэлектрического эффекта и магнитострикции.

Изобретение относится к вспомогательным приспособлениям контрольно-измерительной техники и может быть использовано для повышения точности измерений деформаций при статических и повторно-статических испытаниях образцов на растяжение, сжатие и изгиб в особенности при многоосевом нагружении образца.

Изобретение относится к геофизике и может быть использовано при дефектоскопии магнитных металлических труб, расположенных в скважинах, с одновременным вычислением толщины стенок каждой из труб в многоколонных скважинах.

Использование: для определения перемещений и линейных размеров объектов в нанометровом диапазоне и для калибровки конфокальных микроскопов и оптических интерферометров.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для автоматизированного контроля состояния конструкции здания или инженерно-строительного сооружения в процессе его эксплуатации.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для весовых измерений в части измерений сигналов с первичных преобразователей силы (тензодатчиков).

Изобретение относится к гибкому устройству отображения. Технический результат – обеспечение обратной связи с предупреждением о степени изгиба для исключения повреждения гибкого устройства.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения относительных деформаций. Многоканальный регистратор деформаций, каждый канал которого содержит датчик деформаций в виде тензорезистора, входящего в состав мостовой схемы, аналого-цифровой преобразователь и внутренний источник питания, отличающийся тем, что в каждом канале тензорезистор включен в состав измерительной мостовой схемы Уитстона, дополнительно введен искрозащитный барьер по питанию мостовой схемы Уитстона, состоящий из последовательно соединенных предохранителя, ограничивающего и балластного резисторов, двух двунаправленных стабилитронов, первые выводы которых объединены и соединены со вторым выводом ограничительного резистора и первым выводом балластного резистора, а вторые выводы двунаправленных стабилитронов объединены и соединены с отрицательной клеммой внутреннего источника питания, к положительной клемме которого подключен первый вывод предохранителя, выходы искрозащитного барьера по питанию мостовой схемы Уитстона подключены к одной диагонали мостовой схемы Уитсона, другая диагональ которой подключена к соответствующим входам аналого-цифрового преобразователя, также в регистратор введены первый и второй искрозащитные барьеры, вход первого из которых соединен с выходом персонального компьютера, а выход соединен с соответствующими входами аналого-цифрового преобразователя каждого канала, вход второго искрозащитного барьера соединен с соответствующими выводами внешнего блока питания, а выход - с соответствующими входами внутреннего источника питания и соответствующими входами аналого-цифрового преобразователя каждого канала, причем первый и второй искрозащитный барьер включают в себя предохранитель, первый вывод которого подключен к положительной входной клемме барьера, второй вывод подключен к первому выводу резистора, второй вывод которого соединен с первыми выводами двух двунаправленных стабилитронов, вторые выводы которых объединены и соединены с отрицательной клеммой искрозащитного барьера. Достигаемым техническим результатом является повышение точности измерений относительных деформаций в области малых амплитудных значений и обеспечение защиты от перехода напряжения питающей сети в цепи, соединяющей регистратор и тензорезисторы. 1 ил.

Наверх