Измеритель деформаций

 

Сеез

Социал вся

Республик (!!) 581368 !

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРО4ОМУ СВИДВТЙЛЬСТВУ (6!) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Зайвлеио04.06.76 (2!) 2368911/125-28 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет(5!) М. Кл. (т 01 В 7/18

//Q 01 М 17/06

Гащд& ратааа&ФЙ &&и&тат

6&аат& Ма&а&тра& СЮ

&а да&ам а&&брат&на& а ат&равюа (43) Опубликоваио25,11.77.Бюллетень № 43 (53) УДК 531,781.2:

:681.2.083.8 (088.8 ) (45) Дата опубликования описания 08.12.77 (72) Авторы изобретения

В. Ф. Морохов, С. H. Герасимов, И. А. Панин и А. П. Сгибов (7!) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ДЕФОРМАБИЙ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при раэ работках датчиков силы и давления.

Известно устройство для измерения:ре формаций, содержащее тенэометрический мост и два компенсирутощих резистора, виаэченпых последовательна и параллельно од-, ному из его плеч 1», Известное ус1ройство не обеспечивает компенсации температурного изменения чув»: о ствительности, что снижает точность изме- рен ийб

Наиболее близко по технической сущности к изобретению устройство, содержащее твн и эометрический мост с компенсирующим ре зистором, стабилизированный источник ma- . тания компенсационный и измерительный усилители н компенсационный термвчувстви тельный тензомост j2$.Однако это ус1рой gy ство имеет ограниченный диапазон компеи сированных температур, что дает невысокуто точность измерений.

Мелью изобретения является повышение точности измерения. 25

Для этого предлагаемое устройство снаб жено вторым тензомостом, тремя реэисто» рами, один, иэ которь&х подсоединен параа1 лельно одному из плеч второго тензомоста| второй последовательно с другим плечом тензомоста; а третий, подстроечный - после довательно с питающей диагональю, тензо моста, измерительная диагональ второго тензомоста . подсоединена последовательно к измерительной диагоналя первого тенэомоо» та, вЩРым ттодстр оечнымреэис тор ом, ви4к ченным в одно. as пттэч коийенсационного термочувствитэльиого тенэомОста, и резво тором, включенным. параллельно в одно из плеч первого. тэнзомоста

На фиг. 1 изображен упругий элемент с расположенными на нем резисторами из мерителя деформаций, вид сверху, на фиг. 2 электрическая схема .измерителя деформаций, на фиг. 3 g 4 - характеристики измерителя деформаций с учетом темпе ратурных погрешностей каждого из тензомоотвв, на фиг. 5 характеристика иэмери тела деформаций при разностном влиянии температурных погрешностей тензомостов.

Упругий элемент содержит мембрану 1, на которой расположены резисторы 2 17, Образующие четыре тенэомоста 18 21, (фнг. 2). Тензомост 18 является компенса иконным. Последовательно с резистором 2 вк яочен подстроечный резистор 22. Изме рительная диагональ компенсационного тен зомоста 18 подключена к входу коменсационного усилителя 23. Выход усилителя».

23 подключен и питающей диагонали театр 40 зомоста 19. Резисторы 10 и 15, 11 и 14, 12 .и 16, 13 и 17 соединены попарно по следовательно и включены i плечи второго тензометрического моста 24. Измеритель ные диагонали тензомостав 19 и 24 сое- <5 динены последовательно и подключены к иэ мерительному, усилителю 25 И питающую, диаго1ыль последовательно с тедзомостом

24 включен резистор 26. В плечи тензо мостов 19 и 24 включены компенсирующие резисторы 2730.

Упругий элемент изготовлен из моно кристаллического материала, например сап р фира, и имеет форму перевернутого тол стостен )ого стакана диаметром З-б мм

Кремниа вы тонкопленочные монокристалааааоюи ррааоторн а-.17 вмеот атомарную связь с ме)4брвиой 1 и расположены вдоль кристаш ог и фических нанравлений крем иня 411 ) имеюипй максямальнрчо чувс"в1 витепьмость в кристаллографической плоо кости (100 . Все тензоиосты,имеют актив плечи, каждом тензомос гу два реа. зис гора расположены в радиальном„а два в тангенциальном направлениях:. Резистор

2 компенсационного тензомоста 18 в 1,2

2 раза iopo÷e всех остальных резисторов„ ширина и толщина его такие жер как у остальных резисторов.

При нормальной температуре окружаю-. @ щей среды и оисутствии подводимого к меж бране убавляя или давления теизомосты 19 и 24.сбалансированны и на входе, а значит, и на выходе измерительного усилителя 28 напряжение ОтСутствует.

При наличии ; деформации мембраны и йормальной температуре окружающей сре ды за счет изменении сопротивлений резисторов 2-8 компенсапионноготензомоста 18 напряжение, подводимое к входу компенса днонного усилитела 23, изменяется (yse личивается), а следовательно, увеличивается нанряжеииер питающее тензомост 19<

Очевидно, что чек больше деформации ре зисторов 2-8, тем на большую величину изменится напряжение на выходе хомпейсе ционного усилители 23» Все резисторы тенэомостов 19 я 24 также изменяют свои сопротивления, а носкольку измерительные диагонали теиэомостов соединены последа вательно, то полезные сигналы складыва-. ются. Таким образом, прн воздействии деформации происходит сложение полезных сигналов от гензомостов 18, 19 н 24.и. повышение крутизны преобразования эа счет компенсационного моста 18 н компен сааионного ус.жителя 23.

Если изменяется температура окружакр щей среды, а подводимое к мембране давление риля усилие отсутствует, то (посколь ку в каждом из тенэомостов включены ком-! пенсирующие резисторы 27-30) напряжение в измерительных диагоналях этих тензомоо тов, обуславливающее температурные по грешности, будет иметь уменьшенные эна ченияЬЯр М ьВй (фиг. 3, 4). Изме рительные диагонали тензомостов 19 н 24 соединены так, что уменьшенные напряжения обуславливающие температурную ногреш ность каждого из тензомостов 19 н 24, взаимно вычитаются (фнг. 5). А если учесть что наприкенне, опредежнюшее погрешность тензомоста 24, регулируется, то на входе измерительного усилителя 2б можно получить значение наприкення, обуславливающее температурную погрешностьр близкое к нулю. Таким образом компенсируется аддитивная составляющая температурной по» грешности, т.е. составляющая, определяю».

Йая температурный дрейф нуля.

Изменение температуры окружающей сре ды ВрН наличии деформации приведет K до,полнительному изменению наприкення в измерительной диагонали компенсационного теизомоста 18. С помощью подстроечного резистора 22 это изменение устанавливается такой величины, при которой происходит полная компенсация температурного изменения чувствнтельности всех тензомостов за счет измененйя напряжения питания тензомоста

19. Изобретение позволяет расширить дна назон рабочих температур без ухудшения метрологических характеристик измерителя

I деформаций н повысить точность измерения.

Формула изобретения

Измеритель деформаций, содержащий тензомост с компенсирукэщим резистором, стабилизированный источник питания, ком енсасациокный и измерительный усилители и компенсационный термочувствительный тензомост, отличающийся тем, что, с пенью повышения точности нзмсрения, он снабжен вторым тензомостом, тремя резисторами, один нз которых подсоединен параллельно одному из плеч второго теином:.эсти, второй последовательно с другим плечом

581368

6 тензомоста, а третий, подстроечный - no следовательно с питающей диагональю тен зомоста, измерительная диагональ второго тензомоста подсоединена последовательно к измерительной диагонали первого тензо моста, вторым подстроечным резистором, включенным в одно из плеч компенсацион ного термочувствительноГо тензомоста, и резистором, включенным .параллельно в одно из нлеч первого тензомоста.

Источники информации, принятые во внимание при акспертизе;

1. Патент США ¹ 2 47362, кл. 73-88.5>

1 865.

2. Авторское . свидетельство СССР

¹ 4Э0277, кл. (j 01 В 7/18. 1971.

Составитель 8, Писаревский

Редактор В. Дибобес Танкред З.Фанта Корректор Н. Ковапева.

Эакаа4862/33 Тираж 907 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/б

Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4