Тензометрическое измерительное устройство

(51)5 0 01 В 7 КОМИТЕТИ ОТКРЫТИ ГОСУДАРСТВЕННЬПО ИЗОБРЕТЕНПРИ ГКНТ ССС НИЯ ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Самарский авиационный институт им. акад. С.П,Королева(56) Шило В.Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. - М.: Советское радио, 1979, с. 77.Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах, - Л.: Энергия, 1980, с, 126-127.Левшина Е.С., Новицкий П.В. Измерительные преобразователи. - Л,; Энергоатомиэдат, 1983, с. 105 - 106.(54) ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО(57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения. Тензометрическое устройство содержит тензометрический мост 1, источник стабилизированного постоянного тока 2 и преобразователь ток-напряжение, состоящий из дифференциального усилителя 5 и резистора обратной связи 6, подключенный длинными линиями связи к мосту 1, а также повторитель напряжения 8 и сумматор 10. Вход повторителя напряжения 8 подключен к узлу соединения 9 вспомогательной линии связи 7 с резистором обратной связи 6. Инвертирующий вход сумматора 10 подключен к выходу повторителя напряжения 8, а неинвертирующий - к выходу дифференциального усилителя 5. Устройство обеспечивает более высокую точность за счет 3 исключения влияния изменения сопротивления вспомогательной линии связи на выходной сигнал устройства. 1 ил.Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования в устройствах измерения незлектрических физических величин, преобразующих входной сигнал в электрический с помощью резистивных измерительных мостов, например, тенэорезисторных.Известны тенэометрические устройства, в которых питание измерительного моста осуществляется от источника стабильного напряжения, а измерительная диагональ работает в режиме холостого хода.Недостатком их является то, что длинные линии связи, обладая значительное емкостью, ограничивают полосу пропускания измерительного устройства, что не позволяет проводить измерение параметров быстропротекающих процессов.От этого недостатка свободны тензометрические устройства, в которых питание измерительного моста осуществляется от источника стабильного тока, а измерительная диагональ работает в режиме виртуального короткого замыкания. Такие тензометрические устройства имеют малую чувствительность к емкости линий связи, поэтому они сохраняют высокое быстродействие при большой длине линий связи,Недостатком их является то, что значительное сопротивление измерительных линий связи не позволяет осуществить режим короткого замыкания измерительной диагонали моста, а это приводит к появлению ошибки измерения, зависящей от значения сопротивления применяемых тензорезисто ров.Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа тенэометрическое устройство, содержащее тензорезисторный мост, питание которого осуществляется стабильным током, и преобразователь ток - напряжение, подключенный длинными линиями связи к измерительной диагонали моста, Преобразователь содержит дифференциальный усилитель, инвертирующий вход которого подключен к первому полюсу, а неинвертирующий - ко второму полюсу измерительной диагонали моста с помощью измерительных линий связи, и резистор обратной связи, один полюс которого соединен с выходом дифференциального усилителя, а другой подключен вспомогательной линией связи к первому полюсу измерительной диагонали моста. Благодаря указанному включению резистора устраняется влияние измерительных линий связи, подключающих входы дифференциального55 неинвертирующий вход заземлен, а инвертирующий вход- к одному из полюсов иэмерительной диагонали, Потенциал этого полюса поддерживается близким к потенциалу земли. Благодаря такому включению удаляется устранить синфазную составляю 1020 25ЗО35 4045 50 усилителя к измерительной диагонали мос-.та.Недостатком указанного тензометрического устройства является то, что компенсация влияния сопротивления измерительныхлиний связи осуществляется не полностью. Поскольку резистор обратной связи дифференциального усилителя имеет конечное сЬ- противление, сопротивление вспомогательной линии связи создает дополнительную погрешность измерения.Целью изобретения является повышение точности за счет исключения влияния на выходной сигнал устройства измененийсопротивления вспомогательной линиисвязи. Указанная цель достигается тем,что тензометрическое устройство, содержащее тензометрический мост, источник стабилизированного тока, шины которого соединены питающими линиями связи с диагональю питания тензометрического моста, дифференциальный усилитель, инвертирующий и неинвертирующий входы которого соединены измерительными линиями связи с вершинами измерительной диагонали тенэометрического моста, и резистор обратной связи, один конец которого соединен вспомогательной линией связи с той вершиной измерительнойдиагонали тензометрического моста, с котррой соединен инвертирующий вход дифференциального усилителя, а другой конецсоединен с выходом дифференциального усилителя, снабжено повторителем напряжения, вход которого соединен с общей точкой вспомогательной линии связи и резистора обратной связи, и сумматором с инвертирующим и неинвертирующим входами, соединенными соответственно с выходами повторителя нап ряжения идифференциального усилителя.На чертеже представлена функциональная схема тензометрического устройства.Тензометрическое устройство содержит тенэометрический мост 1, питаемый от источника стабильного тока 2, который может быть выполнен, например, как в прототипе. В нем источник стабильного тока содержит генератор стабильного тока, подключенный к одному полюсу диагонали питания моста, и следящий источник напряжения, выполненный на операционном усилителе, выход которого подключен кдругому полюсу диагонали питания моста, 1776981щую сигнала на входах измерительного дифференциального усилителя, коорая может возникать из-за нестабильности тока, создаваемого реальным генератором стабильного тока.Полюса измерительной диагонали 3, 4 подключены измерительными линиями связи соответственно к инвертирующему и неинвертирующему входам дифференциального усилителя 5, Резистор обратной связи 6 одним полюсом подключен к выходу дифференциального усилителя 5, другим с помощью вспомогательной линии связи 7- к полюсу 3 измерительной диагонали моста 1, Вход повторителя напряжения 8 подключен к узлу соединения 9 резистора обратной связи 6 с вспомогательной линией связи 7. Выход повторителя напряжения 8 подключен к инвертирующему входу сумматора 10. Неинвертирующий вход сумматора 10 подключен к выходу дифференциального усилителя 5. Повторитель напряжения выполняет функцию выделения падения напряжения на дополнительной линии связи 7, без потребления тока иэ узла 9.Работает устройство следующим образом. При воздействии измеряемой деформации е на плечи тенэометрического моста 1 их сопротивление изменяется, и поэтому в полюсе 3 измерительной диагонали возникает ток разбаланса р,3 р=1 о - Е,2 гдео - ток питания моста;3 - коэффициент тензочувствительности тензорезисторов.Этот ток, протекает по вспомогательной линии связи 7 и через резистор обратной связи 6 (вход повторителя напряжения 8 является высокоомным и тока не потребляет) и создает падение напряжения на выходе дифференциального усилителя 5, равноеОду = 1 р(глс + Рос) = 1 о - е глс + 1 о - Йос8 82где йос - сопротивление резистора обратной связи;глс - сопротивление вспомогательной линии связи.На вход повторителя напряжения 8 подается напряжение Олс, падающее на со 3Олс 1 рглс 1 о - е, глс,10 15 20 25 Тензометрическое измерительное устройство, содержащее тензометрический мост, источник стабилизированного тока, шины которого соединены питающими линиями связи с диагональю питания тензометрического моста, дифференциальный усилитель, инвертирующий и неинвертирующий входы которого соединены измерительными линиями связи с вершинами измерительной диагонали тензометрического моста, и резистор обратной связи, один конец которого соединен вспомогательной линией связи с той вершиной измерительной диагонали тенэометрического моста, с которой соединен инвертирующий вход дифференциального усилителя, а другой конец соединен с выходом дифференциального усилителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности за счет исключения влияния на выходной сигнал устройства изменений сопротивления вспомогательной линии связи. оно снабжено повторителем напряжения, вход которого соединен с общей точкой вспомогательной линии связи и резистора обратной свяэи,и сумматором с инвертирующим и неинвертирующим входами, соединенными соответственно с выходами повторителя напряжения и дифференциального усилителя. 30 35 40 45 50 противление вспомогательной линии связи7, т.е. Такое же напряжение будет и на выходе повторителя напряжения 8 и инвертирующем входе сумматора 10. Напряжение Олых на выходе сумматора 8 равно разности напряжений на его входах: Овцх Оду - Олс о - е, глс+ 1 о - е В"3 8223, Я-о - Е Глс= 1 о - 8 Вос.2 2 Из полученного выражения видно, чтовыходной сигнал тенэометрического устройства не зависит от сопротивления линиисвязи, следовательно, повышается точностьизмерения,Формула изобретения