Тензометрическое устройство

 

Союз Советских

Соцналнстнческнх

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву 8 746175 (22) Заявлено 18, 06. 79 (2l ) 2781419/25-28 (51)N. Кл..

G 0l В 7/16 с присоепииеиием заявки J4 (23) Приоритет

5кудэрствакный кэнятэт

СССР по делан ваабретеквй к птхрытнй

Опубликовано 15,10.81. Бюллетень р1а 38

Дата опубликования описания 17. 10. 8! (53} УДК531.

781 2 539 .3 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. JI. Костин, А. И. Москвитин, В. П и Л. Г. Хильченко (71) Заявитель

Харьковский авиационный инстит (54) ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к измерительной, технике, в частности к устройствам для измерений деформаций твердых тел.

По основному авт. св. Ф 746175 известно тензометрическое устройство, содержащее первый и второй источники питания, электрический мост, образованный резисторным и тензореэисторными полумостами, в измерительную диагональ которого включен регистра- тор, первый и второй переключатели тензорезисторов, дифференциальный усилитель и управляемое сопротивление.

Тензорезисторный полумост образован

15 включенными в его плечи активными и компенсационными терморезисторами.

Вход первого плеча резисторного полумоста соединен с входом первого переключателя тензорезисторов, выходы

20 которого подключены к входам активных тенэорезисторов полумоста, подключенных к выходам второго переключателя тензорезисторов, вход которого соеди-.. нен с первым выводом первого источника питания. Между вторым входом источника питания и выводом компенсационно

ro тензорезистора включено управляе- . мое сопротивление. К этому же выводу компенсационного тензорезистора подключен второй вход дифференциального усилителя, первый вход которого подключен к входу второго плеча реэистор-. ного полумоста, а выход подсоединен к управляющему выводу управляемого сопротивления. Второй источник питания подключен к полумосту через входы его плеч 1).

Недостатком данного устройства . является то,что измерение деформаций по известной полумостовой схеме обеспечивает высокую точность измерений только в условиях стационарных температур. Кроме того, погрешность в измерения сносят сопротивления прово.—,. дов., включенных между активными и компенсационными тензореэистор ами.

872948

Целью изобретения является повышение точности измерения деформации.

Цель достигается тем, что устрой" ство снабжено двумя последовательно соединенными резисторами, вторым 5 управляемым сопротивлением, вторым . дифференциальным усилителем, третьим переключателем выбора тенэорезистор9в, третьим источником питания и тремя переключателями режимов, входы I Î третьего переключателя тенэорезисторов подключены к выводам активных тензорезисторов, общая точка соединения которых подключена к первому выводу третьего переключателя режима, к первому выводу второго управляемого сопротивления и к первому выводу второго резистора, соединенного вторым выводом с первым входом второго дифференциального усилителя и со вто- щ рым выводом третьего переключателя режима, подключенного третьим выводом ко второму входу регистратора, а также с первым выходом третьего источника питания, второй выход которого 25 соединен со .вторым выводом второго управляемого сопротивления, соединенного управляв!щим выводом с выходом второго дифференциального усилителя, выход третьего переключателя выбора тенэорезисторов соединен со вторым выводом компенсационного тензорезистора, со вторь!м входом второго дифференциального усилителя и с первыми выводны первого и второго переключателей режима, вторые, выводы которых подключены к первому выводу первого резистора, третий вывод первого пере-, ключателя режима соединен со вторым выводом первого управляемого сопротивления, третий вывод второго переключателя режима соединен со вторым входом первого дифференциального усилителя, а выходы первого источника питания подключены на входы полумоста, 45 первого переключателя выбора тензорезисторов и первого дифференциального усилителя.

На чертеже представлена схема тензометрического устройства.

Устройство содержит полумост 1, первый вход которого соединен с первым выходом первого источника 2 питания и с входом первого переключателя

3 выбора тензорезисторов, выходы ко: торого подключены к первым выводам

> активных тензореэисторов 4- 6. К этим же выводам активных .тензореэисторов

4 - 6 подключены выходы второго переключателя 7 выбора тензорезисторов, вход которого подключен к первому выходу второго источника 8 питания.

Вторые выводы тензорезисторов 4 — 6 подключены к выходам третьего переключателя 9 выбора тензорезисторов, и каждый нз этих выводов соединен с первым выводом компенсационного тензорезистора 10 в узловой точке 11. К этой же точке подключен первый вывод второго управляемого сопротивления 12, первый вывод резистора 13 и первый вывод третьего переключателя 14 режима. Второй вывод тензорезистора 10 соединен с входом переключателя 9 выбора тензорезисторов, со вторым входом второго дифференциального усилителя 15 и первыми выводами переключателей 16 и 17 режима, вторые выводы которых подключены ко второму выводу резистора 18. Первый вывод резистора 18 соединен со вторым выводом резистора 13, с первым выходом третьего источника 19 питания, подключенного вторым выводом ко второму выводу управляемого сопротивления 12, со вторым выводом переключателя 14 режима и с первым входом усилителя 5, выход которого подключен к управляющему выводу сопротивления 12. Второй выход источника 2 питания соединен со вторым входом полумоста 1 и к пер- вым входам первого дифференциального усилителя 20, второй вход которого подключен к третьему выводу переключателя 17 режима, а выход соединен с управляющим выводом первого управляемого сопротивления 2! ° Первый вы-. вод сопротивления 2! соединен со вто-, рым выходом источника питания 8, а второй вывод сопротивления 21 подключен к третьему выводу переключателя

16 режима. Первый вход регистратора

22 соединен с выходом полумоста 1, а второй вход. регистратора 22 подключен к третьему выводу переключателя 14 режима, Устройство работает в режиме с компенсационным тензорезистором 10 и ж релжме с одним активным тензорезистором.

В режиме с компенсационным тензорезистором 10 соединены первый и третий выводы переключателей 16, 17 и

14 режима. Выборка избранного для . измерения тензорезисторов 4-,6 и подключение их к первому выходу источника 8 питания и к входу первого плеча резисторного полумоста I производится

872948 6 ляющий вход сопротивления 2!. Так как в разрыв соединительной линии, в узловой точке 24, и узловой точки 27 включен усилитель 20 с высоким входным. сопротивлением, то соединительные линии между переключателем 3 и тенэорезисторами 4 — б, а также между резистором 18 и усилителем 20, являются прак.— тически обесточенными. В результате

50 установкой переключателей 3 и 7 в одноименное положение. Так:как в разрыв соединительной линии, в узловой точке 23, и узловой точки 24 включен дифференциальный усилитель 20, с высоким входным сопротивлением, то соединительные линии между переключате-, лем 3 и тензорезисторами 4 — 6, а также между тензорезистором 10 и вторым входом усилителя 20, являются практи- !а чески обесточенными. В результате этого узловые точки 25 и 26 приобретают равные потенциалы. На второй вход усилителя 20 подается сигнал, соответствующий потенциапу узловой точки 23, а на первый вход усилителя

20 — сигнал, соответствующий потенциалу узловой точки 24, причем самые незначительные различия потенциалов узловых точек 23 и 24 вызывают появление сигнала рассогласования усили" теля 20. Этот сигнал поступает на управляющий вход сопротивления 21 и регулирует его до тех пор, пока потенциал узловой точки 23 не становится равным потенциалу узловой точки

24. В результате равенства потенциалов в узловых точках 23, 24 и 25, 26 устраняется влияние паразитных сопротивлений соединительных линий между переключателем 3 и выводами активных тензорезисторов 4 — б, между компенсационным тензорезистором 10 и входом усилителя 20, а также между выводами тензорезисторов 4 †6 и регистратором 22.

В режиме с одним активным тензорезистором соединены второй и третий выводы переключателей 14, 16 и 17 режима. От источника 8 питания запиты40 вается один.из активных тензорезисторов 4 — б, выбранный для измерения установкой в одноименное положение переключателей 3, У и 9 тензорезнсторов. От источника 8 запитывается также резистор 18. Подводимое напряжение

45 автоматически регулируется изменением управляемого сопротивления 21 под воздействием управляющего сигнала, поступающего с выхода усилителя 20 на управэтого узловые точки 25 и 26 приобре" тают равные потенциалы. На первый вход усилителя 20 подается сигнал, соответствующий потенциалу узловой точки 24, а на второй — сигнал, соответствующий потенциалу узловой точки

27, причем самые незначительные различия потенциалов узловых точек 24 и 27 вызывают появление сигнала рассогласования усилителя 20. Этот сигнал поступает на управляющий вход управляемого сопротивления 21 и регулирует его до тех пор, пока.потенциал узловой точки 24 не становится равным потенциалу узловой точки 27. Резистор

13 запитывается от источников 8 и 9 питания, причем падение напряжения на резисторе !3 автоматически регулируется изменением управляемого сопротивления 12 под воздействием управляющего сигнала, поступающего с выхода усилителя 15 на управляющий вход сопротивления 12. Так как резистор 13 включен в токовую цепь между активным тензорезистором (узловая точка 28) и резистором 18 {узловая точка 29), а к его выводам подключены последовательно соединенные изолированный источник 19 питания и сопротивление 12,то падение напряжения на резисторе 13 от тока, вызываемого источником 19, компенсирует падение напряжения на паразитном сопротивлении линни связи от тока питания активных тензорезисторов 46, вызываемого источником 8 питания.

На первый вход, усилителя 15 подается сигнал, соответствующий потенциалу узловой точки 29, а на второй вход через переключатель 9 сигнап, соответ. ствующий потенциалу узловой точки 28, причем самые незначительные различия потенциалов узловых точек 28 и 29 вызывают появление сигнала рассогласования. Этот сигнал поступает на управляющий вход сопротивления 12 и регулирует его до тех пор, пока потенциал узловой точки 28 не становится равным потенциалу узловой точки 29. В резуль.тате равенства потенциалов узловых точек 24, 27 и 25, 26 устраняется . влияние паразитных сопротивлений соединительных линий между переключателем 3 и выводами тенэорезисторов з6, а также соединительной линии между первым выводом источника 8 питания .и тензореэисторами 4- б. Кроме того, на результат измерения не оказывает влияния сопротивление переключателей

3 и 7. В результате равенства потек Формула изобретения

7 87 цкапов узловых точек 28 и 29 устраняется влияние паразитных сопротивлений токовой цепи между резистором 18 и выводами тензорезисторов 4- 6. За счет высокого входного сопротивления регистратора 22 сопротивление линии между регистратором 22 и одним из тенэорезисторов 4- 6 не оказывает влияния на результат измерения.

Таким образом, данное тенэометрическое устройство эа счет введения новых дополнительных элементов повы1аает точность измерений.

Тензометрическое устройство по авт. св. Ф 746175, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено двумя последовательно соединенными резисторами, вторым управляемым сопротивлением, вторым дифференциальным усилителем, третьим переключателем выбора тензорезисторов, третьим источником питания и тремя переключателями режимов, входы третьего переключателя тензореэисторов подключены к . выводам активных тензорезисторов, общая точка соединения которых подключена к первому выводу третьего переключателя режима, к первому выводу второго управляемого сопротивления и к первому выводу второго резистора, 2948 8 соединенного вторым выводом с первым входом второго дифференциального усилителя и со вторым выводом третьего переключателя режима, подключенного третьим выводом ко второму входу регистратора, а также. с первым выходом третьего источника питания, второй выход которого соединен со вторым выводом второго управляемого сопро30 тивления, соединенного управляющим

I выводом с выходом второго дифференциального усилителя, выход третьего переключателя выбора тенэорезисторов соединен со вторым выводом компенса15 цнонного тензорезистора, со вторым входом второго дифференциальнпго усилителя и с первыми выводами первого и второго переключателей режима, вторые выводы которых подключены к пер20 вому выводу первого резистора, третий вывод первого переключателя режима соединен со вторым выводом первого управляемого сопротивления, третий вывод второго переключателя режима

25 соединен со вторым входом первого дифференциального усилителя, а выходы первого источника питания подключены на входы полумоста, первого переключателя выбора тенэорезисторов и пер- вого дифференциального усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР

1 - 74б175, кл. G 01 В 7/16, 1978(прототип).

872948

Составитель В. Писаревский °

Редактор Л. Копецкая Техред С.Мигунова Корректор О. Билак

Заказ 9009/60 Тираж 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 I 3035 Москва Ж-35 Рарпская наб. g. 4/5

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