Тензометрическое устройство

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

97ОО89 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 08.04. 81 (21) 3270163/25-28 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет

Опубликовано30.10.82. Бюллетень ¹ 40

Дата опубликования описания 30. 10. 82 S< e.Кл.з

G 0i В 7/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53)УДК 531.781!.088. 8) (72) Авторы изобретения

Л.А.Галкин, Ю.A.Ñêðèïíèõ и В.И.Скрипник (71) Заявитель (54) ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения деформаций материалов и изделий.

Известно устройство, содержащее тенэометрический мост, питающийся от источника импульсного напряжения, усилитель, схему сравнения, ограничитель и дифференциальную цепь с включенными на ее входе двумя одинаковыми интегрирующими емкостями, первые выходы которых подключены к общей точке, а два других коммутируются управ- ляе!ыми электронными- ключами (1).

Применение импульсного питания тенэометрического моста исключает влияние дрейфа нуля усилителя, включенного на выходе тенэомоста, на точность измерения деформации. Однако нестабильность и нелинейность параметров тензорезистора, а также нестабильность параметров мостовой схемы снижают точ- . ность измерений.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является тенэометрическое устройство, содержащее тензомост с рабочим и компенсационным тензорезисторами, генератор переменного напряжения, ключи с цепями управления, включающими каждая триггерний делитель частоты и два одновибратора, а также цифровой миллиамперметр и интегратор (2 j .

Введение в измерительную схему интегратора и ключей, коммутирующих интегрирующую емкость, а также применение двухполярного питания тензомоста позволяет исключить влияние на результат измерения нестабильности параметров и дрейфа нуля усилителя тензометрического моста, однако изменение чувствительности моста,обусловленное нестабильностью его параметров., и здесь приводит к значительным погрешностям. Кроме того, неодновременное включение-выключение ключей, переключающих интегрирующую емкость, вносит. дополнительную погрещность в измерения.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что тензометрическое устройство, со» держащее тензомост с рабочим и компенсационным тензореэисторами, генератор переменного напряжения, ключи с цепями управления, включающими каждая триггерный делитель частоты и два одновибратора, а также цифро970089 вой миллиамперметр и интегратор,снабжено трансформатором с тремя выход...ыми обмотками, первая из которых выполнена со средней точкой и витками, зашунтированными конденсатора" ми емкости, и подключена к диагонали питания тензомоста, последовательно подключенными к выходной диагонали тензомоста избирательным усилителем и"фазочувствительным выпря10 мителем, соединенным с второй выходной обмоткой трансформатора, делителем напряжения, вход которого подключен к выходу фаэочувствительного выпрямителя через первый. ключ, а выход — к входу интегратора, дифферен- )5 циальным усилителем, неинвертирующий вход которого соединен с выходом интегратора, а инвертирующий. вход через второй ключ — с выходом фазочувствительного выпрямителя, время импульсным преобразователем, подключенным

20 входом к выходу дифференциального усилителя, выход которого через третий ключ соединен со средней точкой первой выходной обмотки трансформатора, выход первого одновибратора соединен с цифровым миллиамперметром, включенным в диагональ питания тензомоста, выход второгоодновибратора соединен с с генератором, а входы обоих одновибраторов подключены к соответствующим выходам триггерного делителя частоты, вход которого соединен с третьей выходной обмоткой трансформатора.

На чертеже представлена блок-схема тензометрического устройства.

Тензометрическое устройство содержит тензомост 1 с рабочим тензорезистором 2 и компенсационным тензо-. резистором 3, генератор 4 переменного напряжения, ключи 5-7 с цепями управления. включающими!каждая триг40 герный делитель 8 частоты и два одноти и подключены к диагонали тензомоста 1. К выходной диагонали моста по-следовательно подключены избирательный усилитель 19, фазочувствительный выпрямитель 20, который соединен с обмоткой 15 трансформатора 13 °

Устройство также содержит делитель

21 напряжения, вход которого подключен к выходу фазочувствительного выпрямителя 20 через ключ 5, а выходк входу интегратора 12, дифференциальный усилитель 22, неинвертирующий вход которого соединен с выходом интегратора 12, а инвертирующий вход через ключ б - с выходом фазочувстI

65 вибратора 9 и 10, а также циФровой 45 миллиамперметр 11 и интегратор 12.

Кроме того, устройство снабжено трансформатором 13 с тремя выходными обмотками 14-16. Обмотка 14 выполнена со средней точкой и витки ее зашунти- 50 рованы конденсаторами 17 и 18 емкосвительного выпрямителя 20, времяимпульсный преобразователь 23, подключенный входом к выходу дифференциального. усилителя 22, а выходом через ,ключ 7 соединен со средней точкой выходной обмотки 14 трансформатора 13, а выход одновибратора 9 соединен с цифровым: миллиамперметром 11,включенным в диагональ питания тензомоста 1. Выход одновибратора 10 соединен с интегратором 12, и входы одновибраторов 9 и 10 подключены к соответствующим выходам триггерного делителя 8 частоты, вход которого соединен с обмоткой 16 трансформатора 13.

Тензометрическое устройство работает следующим образом.

Рабочий тензорезистор 2, закрепленный I на объекте, деформация которого измеряется, изменяет свое со противление, изменение сопротивления тензорезистора 2 вызывает разбаланс тензомоста 1, выходное напряжение которого усиливается усилителем

19 и выпрямляется фазочувствительным выпрямителем 20, подается через первоначально замкнутый ключ 5 и делитель 21 напряжения на вход интегратора 12, работающего в режиме аналоговой памяти, где и запоминается. Коэффициент деления делителя 21 напряжения выбирается равным отношению коэффициентов относительной тензочувствительности тенэореэистора 2 при температуре измерения и температуре подогрева.

После переключения триггерного пелителя 8 частоты ключи 6 и 7 замыкаются, а ключ 5 оазмякается. При этом на инвертирующий вход дифференциального усилителя 22 подается выходное напряжение фазочувствительного выпрямителя 20, а .на неинвертирующий вход усилителя 22 воздействует напряжение, запомненное интегра- . тором 12. Усиленное разностное напряжение с выхода дифференциального усилителя 22 поступает на времяимпульсный преобразователь 23, где преобразуется в последовательность импульсов постоянной амплитуды и регулируемой длительности. При замкнутом ключе 7 импульсное напряжение через витки первой выходной обмотки

14 трансформатора 13 подается в диагональ питания мостовой схемы 1, вызывая нагрев рабочего тензорезистора

2 и вспомогательного тензореэистора

3. Нагрев тензорезисторов, в свою очередь, изяеняет выходное напряжение моста, которое в конечном итоге изменяет параметры импульсного тока. установившееся значение среднего тока измеряется цифровым миллиамперметром 11 после прихода на его управляющий вход импульса разрушения с эа970089 держкой, создаваемой одновибратором

9. Время задержки одновибратора 9 выбрано несколько большим времени нагрева тенэорезистора 2.

После следующего переключения делителя 8 частоты ключ 5 вновь заьыкается. а ключи 6 и 7 размыкаются.

Одновременно импчльсом одновибратора 9 происходит перевод интегратора 12 в исходное состояние. Длительность импульса одновибратора

10 выбирается несколько большим вре мени охлаждения тенэорезистора 2.

После этого цикл измерения повторяется. Новому значению измеряемой деформации соответствует другое показание миллиамперметра.

Тензометрическое устройство позволяет повысить точность измерений за счет исключения влияния нестабильности паоаметров дифференциального усилителя и времяимпульсного преобразователя и уменьшения влияния непостоянства параметров тенэорезисторов на точность измерений.

Формула изобретения

Тензометрическое.устройство, содержащее тенэомост с рабочим и ком» пенсационным тензорезистором, генератоо пеоеменного напряжения,ключи с цепями управления,- включающими каждая триггерный делитель частоты и два одновибратора, а также цифровой миллиамперметр и интегратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено трансформатором с тремя выходными обмотками, первая из которых выполнена со средней точкой и витками, зашунтированными конденсаторами емкости, и подключена к диагонали питания тензомоста, последовательно подключенными к выходной диагонали тензомоста избирательным усилителем и Фазочувствительным выпрямителем, соединенным с второй выходной обмоткой трансФорматора, делителем напряжения, вход которого

10 подключен к выходу фаэочувствительного выпрямителя через первый ключ, а выход - к входу интегратора, дифференциальным усилителем, неинвертирующий вход которого соединен с выходом

15 интегратора,а инвертирующий вход через второй ключ †.с выходом фазочувствительного выпрямителя, времяимпульсным преобразователем, подключенным входом к выходу дифференциального

20 усилителя, выход которого через третий ключ соединен со средней точкой первой выходной обмотки трансформатора, выход первого одновибратора соединен с цифровым миллиамперметром, р5 включенным,в диагональ питания тензомоста, выход второго одновиб6атора соединен с интегратором, а входы обоих одновибраторов подключены к соответствующим выходам триггерного делителя частоты. вход котооого соединен с тоетьей выходной обмоткой трансформатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР:

З5 9 468081, кл. G 01 В 7/16, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

9 572643. кл. G 01 В 7/16, 1975 (прототип).

970089

Составитель Е. Щелина

Редактор С.Тараненко ТехредМ.Надь Корректор у. Пономаренко

Заказ 8367/46 Тираж 614 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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