Способ измерения приращений сопротивления тензорезисторов

 

1 ":: -;:а i :. -. ° т i i " 1 г

OП ИСАНИЕ „„yggggg

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советски к

Социалистических республикК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) fl,îïîëíèòåëüíoå к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.04.78 (21) 2601225/18-21 (5))М. Кл, с присоединением заявки,%

G 01 R 17/10

Гасударственный комитет (23) Приоритет— по делам изобретений и открытий

Опубликовано 07.07,80. Бюллетень J% 25 (53) УДК 621317..733 (088.8) Дата опубликования описания 07.07,80 (72) А втор изобретения

О. В. Галкин (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПРИРАЩЕНИЙ

СОПРОТИВЛЕНИЯ ТЕНЗОРЕЗИСТОРОВ

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в элек. тротензометрии.

Известны способы измерения приращений сопротивления тензореэисторов, основанные на измерении усиленного выходного напряжении

5 мостовой цепи, состоящей из одного или нескольких тензорезнсторов )1). В этих способах мостовую цепь питают постоянным током или переменным, напряжение питания мостовой це1О пи поддерживают постоянным, а выходное напряжение мостовой цени усиливают и затем измеряют. Амплитуда усиленного напряжения пропорциональна приращению сопротивлений тенэорезисторов, а полярность или фаза соответствуют знаку приращений. Таким образом, измеряя усиленное напряжение мостовой цепи, получают информацию о величине приращений тенэорезисторов, зе

Известные способы имеют невысокую чувствительность мостовой цепи и существенное влияние изменений коэффициента усиления на результат измерений.

Известен способ повышения чувствительности мостовой цепи путем питания мостовой тензореэисторной цепи импульсным найряжением.

В этом способе тензорезнсторный мост питают прямоугольными импульсами, которые формируют с помощью ключевого устройства и источника nîñòîÿííoãî напряжения. Выходное напряжение мостовой цепи усиливают и измеряют амплитуду усиленных импульсов. В мостовой цепи имеются реактивности, которые при импульсном питании создают переходный процесс в выходном напряжении мостовой цепи.

При этом, для повышения точности измерения амплитуду выходного импульса измеряют по окончании переходного процесса в мостовой цепи (2).

Этому способу присущи недостатки, снижающие точность измерения. Во-первых, нестабиль- ность параметров ключа, т. е. изменение его сопротивления в открытом и закрытом состояниях влияют на результат измерения изменением на прнжения на диагонали питания моста, Во-вторых, изменение коэффициента усиления усилителя

746299 4

3 напряжения разбаланса также снижает точность измерения.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Указанная цель достигается за счет того, что в способе измерения приращений сопротивления тензорезисторов, включающем преобразование постоянного напряжения питания мостовой цепи в импульсное, усиление напряжения выходной диагонали мостовой цепи и измерение амплитуды напряжения выходной диагонали мостовой цепи, из постоянного напряжения питания мостовой цепи вычитают напряжение, пропорциональное текущему значению напряжения переходного процесса в выход ной диагонали мостовой цепи, значение напряжения переходного процесса в выходной диагонали мостовой цепи выбирают на линейном участке функции напряжения переходного процесса в выходной диагонали мостовой цепи и поддерживают постоянным в течение периода повторения импульсов питания, при этом интервал времени между началом импульса питания и моментом выбора напряжения, пропорционального напряжению переходного процесса в выходной диагонали мостовой цепи, поддерживают постоянным, Предлагаемый способ реализуется в устройстве, схема которого приведена на фиг, 1; вре менные соотношения в интервале действия импульса показаны на фиг. 2.

Устройство состоит из источника 1 постоянного напряжения, дифференциального усилителя 2 с высоким входным сопротивлением, ключа 3, мостовой цепи 4, усилителя 5 разбаланса, выходного ключа 6 с выходной емкостью 7, ключа 8 с запоминающей емкостью

9 и генератора 10 тактовых импульсов. Источник 1 связан с неинвертирующим входом, а емкость 9 с инвертирующим входом дифференциального усилителя 2, причем выход дифференциального усилителя 2 через ключ 3 связан с мостовой цепью 4, в измерительную диагональ которой включен усилитель 5 разбаланса. Выход усилителя 5 через ключи

6 и 8 связан соответственно с емкостью 7 и

9. Выходы генератора 10, формирующего импульсы для открывания ключей 3, 6 и 8, связаны со входами этих ключей.

Устройство работает следующим образом.

Ключ 3, периодически открываемый импульсами генератора 10, прикладывает выходное напряжение дифференциального усилителя

2 к питающей диагонали мостовой цепи 4, формируя при этом импульсы питания, амплитуда которых пропорциональна разности постоянного напряжения от источника 1 и напря жения на емкости 9. Выходное напряжение усилителя 5, пропорциональное измеряемому

55 приращению и напряжению питания мостовой цепи 4, имеет вид, показанный на фиг. 2 и

3 состоит из напряжения, пропорционального напряжению переходного процесса в измерительной диагонали мостовой цепи и установившегося значения амплитуды импульса.

Напряжение переходного процесса, определяемое реактивностями моста на линейном участке переходного процесса, имеет текущее значение в момент ti, значительно превышающее и практически не зависящее от установившейся амплитуды импульса разбаланса,.Установившееся значение, пропорциональное измеряемому приращению, фиксируют на емкости 7 путем кратковременного открытия ключа 6 под действием импульса с генератора 10, подаваемого на ключ

6 в момент времени тз. Прн этом емкость 7 заряжается до величины выходного напряжения усилителя 5. При подаче на ключ 8 коротких импульсов в момент времени t> емкость 9 заряжается до напряжения, пропорционального текущему значению напряжения переходного процесса в измерительной диагонали мостовой цепи

4, и зто напряжение сохраняется в течение периода импульсов питания. Интервалы времени между импульсами открывания ключей 3, 6 и

8 поддерживаются постоянными в генераторе 10.

При постоянном значении приращений сопротивления мостовой цепи 4 и уменьшении коэффициента усиления усилителя 5 разбаланса выходное напряжение в момент времени tq уменьшается, и уменьшается напряжение на емкости 9. Это приводит к увеличению напряжения на входе усилителя 2 и увеличению напряжения питания мостовой цепи 4. Таким образом, к моменту t> выходное напряжение усилителя 5 будет практически таким же, как и до изменения коэффициента усиления, что и скомпенсирует погрешность от изменения коэффициента усилителя 5 разбаланса. При уменьшении сопротивления ключа 3 в открытом состоянии или при увеличении коэффициента усиления усилителя 2 происходит увеличение напряжения питания мостовой цепи 4 к моменту времени t и увеличению напряжения на емкости 9. Это приводит к тому, что в момент времени tz за счет уменьшения входного напряжения дифференциального усилителя 2 уменьшается напряжение питания .мостовой цепи 4 и тем самым восстанавливается выходное напряжение на выходной емкости 7. С другой стороны, изменение приращений сопротивлений тензорезисторов вызывает изменение выходного напряжения на емкости-7, что и позволяет однозначно определять их величину.

Таким образом, за счет формирования питающего напряжения мостовой тензорезисторной цепи из разности постоянного напряжения и напряжения, пропорционального

Способ измерения приращений сопротивления тензорезисторов, включающий преобразование постоянного напряжения питания мостовой цепи в импульсное, усиление напряжения выходной диагонали мостовой цепи и измерение амплитуды напряжения выходной диагонали мостовой цепи, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измере- ния, из постоянного напряжения питания мостовой цепи вычитают напряжение, пропорциональнапряжению переходного процесса по выше. изложенному способу, повышается точность измерения путем устранения влияния нестабильностей параметров функциональных узлов моста.

Формула изобретения

746299 ь нос текущему значению напряжения переходного процесса в выходной диагонали мостовой цепи, значение напряжения пер ходного процесса в выходной диагонали мостовой цепи выбирают на линейном участке функции напряжения переходного процесса в выходной диагонали мостовой цепи и поддерживают постоянным в течение периода нови рсния импульсов IINтания, при этом интервал времени между началом импульса питания и моментом выбора напряжения, пропорционального напряжению пере ходного процесса в выходной диагонали мостовой цепи, поддерживают постоянным.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Шушкевич В. А. Основы электротензометрии. Минск, "Высшая школа", 1975, с. !08.

2. Хорна О. Тензометрические мосты. М., Госэнергоиздат, 1962, с. 205, 746299

Составитель И. Бахтииа

Техред О. Андрейко Корректор И. Муска

Редактор Н, Ахмедова

Подписное

Заказ 3931/31 Тираж 1019

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР

iio делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул; Проектная, 4