Тензометрическое устройство

(59 4 С 01 Ь 1/22 НИ тель 10,ведениеновыхйства овочну вателя нала о хем 14 ино в ши СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕ(56) Авторское свидетельство СССР714181, кл. С 01 Ь 1/22, 1978.Авторское свидетельство СССР1087786, кл. С 01 Ь 1/22, 1984. (54) ТЕЦЗОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерений механических нагрузок роком диапазоне быстроменяющихся температур и позволяет повысить точность измерения в широком диапазоне быстроменяющихся температур. Работа устройства осуществляется в соответствии с алгоритмом, определяемым представленным алгебраическим выраже нием. Устройство содержит тензорезис торы 1-6, усилители 7 и 8, масштабные квадраторы 9 и 11, умножи сумматор 12 и усилитель 13. В новых элементов и образование связей между элементами устро позволяет представить градуир характеристику тензопреобразо как зависимость полезного сиг выходных показаний мостовых с и 15 в виде квадратичного пол Точность измерений обеспечива за счет учета нелинеиного влияниятемпературы на аддитивную и мультипликативную чувствительнос.ть тензопреобразователя с помощью нелинейныхчленов градуировочной характеристики. Упрощение известного устройствадостигается за счет представленияградуировочной характеристики тензопреобразователя как зависимости полезной нагрузки от выходных показаний мостовых схем 14 и 15 в явномвиде, 1 ил.1290106 и, =Г,(1., т)П, = К,(, Т)1,1.=9(БП ) =а,+а Д +а Б +а Б, Б +а Б, +а Б. = Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения механических нагрузок в широком диапазоне быстроменяющихся температур. 5Целью изобретения является повышение точности измерений в широком диапазоне быстроменяющихся температур,На чертеже изображена функциональ-ная схема предлагаемого устройства.Устройство содержит тензорезисторы 1-6, усилители 7 и 8 с фиксированным смещением, масштабные квадраторы 9 и 11, умножитель 10, сум 15 матор 12 и усилитель 13. Тензорезисторы 1-6 образуют две мостовые схемы 14 и 15 с общей диагональю в виде тензорезисторов 3 и 4. Точки 16 и 17 общей диагонали мостовых схем подклю 20 чены к клеммам 18 и 19 питания,Точки 10 и 21 измерительной диагонали схемы 14 соединены с входами усилителей 7 и 8 с фиксированным смещением и с входом масштабного квадратора 9. Точки 20 и 22 измерительной диагонали тензомоста 15 соединены с входом масштабного квадратора 11 и с одним из входов умножителя 10, второй вход которого подключен к выходу усилителя 8 с фиксированным смещением. где коэффициенты а -а находят с поомощью обработки экспериментальных данных в процессе метрологических ис пытаний тензометрического устройства.Возможность представления градуировочной характеристики тензопреобразователя в виде (2) следует из соблюдения асимметрии каналов передачи ин формации о Ь и Т. Нелинейная зависимость оценки полезной нагрузки Е от температуры Т отслеживается с помощью членов выражения (2), нелинейно зависящих от Ц, и Б . При этом заданная точность оценки легко достигается за счет уменьшения или увеличения числа членов полинома (2). Например, повышение точности измерений можно достигнуть путем введения в выражение (2) кубичных членов: Ь=Р(НЦ,)+а Б,Н +а,Н 1 Б,+а Ц, +аЦ.(3) 2Выходы масштабных квадраторов 9 и11, усилителя 7 с фиксированным смеще.нием и умножителя 10 соединены с входами сумматора 12,выход которого подключен к входу усилителя 13,Электрическая схема тензопреобразователя состоит из двух мостовыхсхем 14 и 15. Тензомост 14 образуюттензорезисторы 3-6, а тензомост 15тензорезисторы 1-4.Тензорезисторы 1-6 находятся водинаковых температурных условиях.С точек 20 и 21 измерительной диагонали тензомоста 14 снимают сигнал Ба с точек 20 и 22 измерительной диагонали 15 - сигнал Ц . Оба сигнала Б,и Б несут информацию об измеряемоймеханической нагрузке Ь и о температуре Т тензорезисторов, т,е. где й и 1 - в общем случае нелинеййные Функции, причем гФт,е. каналы передачи информации об Е и Т являются асимметричными,Представим градуировочную характеристику двухмостового тензопреобразователя в виде: Работа устройства осуществляетсяв соответствии с алгоритмом, определяемым выражением (2),Сигнал О снимаемый с точек 20и 21 мостовой схемы 14, подаетсяодновременно на входы усилителей 7 и8 с фиксированным смещением и масштабного квадратора 9. На выходеусилителя 7 с Фиксированным смещением формируется сигнал, равныйа + а Б, который подается на одиниз входов сумматора 12, На второйвход сумматора 12 поступает сигнал,равный а П , с выхода масштабногоквадратора 9, Сигнал с выхода усилителя 8 с фиксированным смещением,равный а + а Н подается на одиниз входов умножителя 10.Сигнал Б , снимаемый с точек 20и 22 мостовой схемы 15, подаетсяодновременно на второй вход умножи1290106 Составитель А, ПашковТехред, М.Ходанич Корректор С. Черни Редактор А. Лежнина Тираж 799 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Заказ 7890/36 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 теля 10 и на вход масштабного квадратора 11 (структура его аналогична структуре масштабного квадратора 9).Сигнал с выхода умножителя 10, равный (а+ а 11 )11 , подается на третий вход сумматора 12, на четвертый вход которого поступает выходной сигнал масштабного квадратора 11, равный а Б . На выходе сумматора 125 аформируется сигнал, равный по величине измеряемой механической нагрузке 1. согласно (2). Усилитель 13 усиливает выходной сигнал сумматора 12 до величины, удобной для регистрации сигнала.Таким обРазом, представление градуировочной характеристики двухмостового тензопреобразователя в виде полинома (2) позволяет учесть нелинейную зависимость аддитивной и мультипликативной чувствительности тензопреобразователя к температуре и, следовательно повысить точность измерений, а также существенно упростить устройство обработки выходных сигналов мостовых схем тензопреобразователя, При этом значительно упрощается задача управления сложностью устройства обработки для достижения заданной точности измерений за счет введения или искчючения дополнительных членов полиномиальной градуировочной характеристики тензопреобразователя,5Формула изобретения Тензометрическое устройство, содержащее двухмостовой тензопреобразователь, первый выход которого соединен с первым входом умножителя, а второй выход - с входами первого и второго усилителей с фиксированным смещейием, при этом выход умножителя соединен через первый вход сумматора с усилителем, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения в широком диапазоне быстроменяющихся температур, в него введены первый и второй масштабные квадраторы, выходы которых соответственно подключены к второму и третьему входам сумматора, к четвертому входу которого подключен выход первого усилителя с фиксированным смещением, причем первый выход тензопреобразователя соединен с входом первого масштабного квадратора, а второй выход - с входом второго масштабного квадратора.