Тензометрическое устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ .(71) Омское специальное конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Нефтехимавтоматика" , (72) И.В.Леончиков(56) Авторское свидетельство СССР Р 451931, кл. С О Е 5/10, 1972,Авторское свидетельство СССР У 1017909, кл. С 01 В 7/16, 1981. (54) ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение может быть использовано для измерения деформации. Цель изобретения - повышение точности измерения. Тензодатчик 1 выполнен 801281874 А 1(59 4 С 01 В 7/16 С 01 К 17/О в виде четырехплечевого моста. Согласующий блок 2 включает предварительный 3 и выходной 4 усилители. Крометого, устройство содержит регистратор 5, ключи 7, 9 и 12, схему 8 выборки и хранения, генератор 10, Формирователь 11 калибровочных импульсов, калибровочный резистор 15. Введение в устройство компенсирующегоусилителя 6, ключей 13 и 14, калибровочных резисторов 16 и 17 позволяетповысить точность компенсации вход,ного сигнала и исключить влияние степени деформации тензомоста на величину калибровочного сигнала, Это снижает погрешность при калибровке.1 з.п,ф - лы, 2 ил.1 12Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения деформации.Цель изобретения - повьшение точности измерений за счет снижения погрешностей при калибровке.На Фиг,1 представлена блок-схема устройства; на Фиг,2 - графики напряжений на выходах блоков устройства.Тензометрическое устройство содержит последовательно соединенные тензодатчик 1, выполненный в виде четырехплечего моста, согласующий блок 2, выполненный в виде последовательно соединенных предварительного усилителя 3 и выходного усилителя 4, регистратор 5, компенсирующий усилитель б, вход которого соединен с выходом согласующего блока 2, а выход через первый ключ 7 - с входом схемы 8 выборки и хранения, выход которой соединен через второй ключ 9 свторым входом выходного усилителя 4, последовательно соединенные генератор О и формирователь 11 калибровочных импульсов, выходы которого соединены с управляющими входами ключей7, 9, 12, 13 и 14, калибровочные резисторы : первый калибровочный резистор 15 включен между второй вершинойдиагонали питания и резистором второго плеча тензомоста, к выводам первого калибровочного резистора 15 подключены вход и выход третьего ключа12, второй калибровочный резистор 16включен последовательно с резисторомтретьего плеча, к выводам второго калибровочного резистора 16 подключенывход и выход четвертого ключа 13,третий калибровочный резистор 17включен последовательно между шинойпитания и первой вершиной диагоналипитания тензомоста, к выводам третьего калибровочного резистора 17 подсоединены вход и выход пятого ключа 14.Устройство работает следующим образом.Тензодатчик преобразует механические колебания в электрический сигнал,который усиливает согласующий блок 2,по команде генератора 10 формирователь 11 калибровочных импульсов изменяет состояние тензодатчика 1 так,что возвращает сигнал на заданный калибровочный уровень.В режиме записи информации об измеряемом процессе ключ 7 замкнут исхема 8 выборки и хранения запомина где Ц - выходное напряжение выходного усилителя;К - коэффициент передачи2выходного усилителя;- входное напряжение, поступающее с выхода предварительного усилителяна первый вход выходного усилителя; К - коэффициент передачи компенсирующего усилителя; К - коэффициент передачи схемы выборки и хранения. Преобразовав уравнение (1), полу 40(2) ьых с 6 Анализ уравнения (.2) позволяет 45 сделать вывод о том, что при конечном значении К, Ц д - О приК- с , т.е. при достаточно большом коэффициенте передачи компенсирующего усилителя (10 -10 ), поэтому4 5 50 изменение связи цепи компенсациивходного сигнала позволяет исключитьцогрешности измерения, имеющиеся визвестном устройстве, так как отпадает необходимость точной подборки ко эффициентов передачи цепи обратнойсвязи и выходного усилителя. Практически никакого влияния наточность установки нуля на выходе 81874 2ет сигнал, поступающий с выхода компенсирующего усилителя 6, но так какключ 9 в это время разомкнут, сигналсо схемы 8 выборки и хранения не поступает на вход выходного усилителя4 (фиг.2, диаграмма 4, интервал О). В режиме записи измеряемого процесса ключи 12 и 13 замкнуты, а ключ14 разомкнут. В этом режиме калибро вочные резисторы 15 и 16 закорочены.В момент времени с (фиг.2, диаграмма 1) по команде с формирователя11 калибровочных импульсов замыкается ключ 9 и начинает работать схема 15 автокомпенсации, сигнал с выхода согласуюшего блока 2 поступает на входкомпенсирующего усилителя 6, с еговыхода на вход схемы 8 выборки и хранения и с выхода последней на второй 20 вход выходного усилителя 4.Работа схем описывается следующимиуравнениями:40 п+ 21 са,З2+ и согласующего блока не оказывают температурные и временные дрейфы,В момент времени г,2 по сигналу Формирователя 1 калибровочных импульсов размыкается ключ 7 (диаграм 5 ма 2). Запомненная в схеме выборки и хранения величина по-прежнему поступает на второй вход выходного усилителя 4, поддерживая на его выходе Вых. чВ момент времени(диаграмма 3)зс третьего выхода Формирователя 11 калибровочных импульсов поступает сигнал на управляющие входы ключей 12 и 13, размыкая их, и на управляю щий вход ключа 14, замыкая его. В этот момент времени формируется калибровочный уровень.Работа схемы в этот момент описывается следующими выражениями. Пусть 2 ОК =К =К,=К =К1 ККф1 1К =К =пК, а К = - К = - и Кк кдкэ 2 к 2 где К К, К, К - сопротивлениесоответствующего плеча тензомоста;К - калибровочное сопротивление;и - коэффициент:Ы - величина изменений сопротивлений тенэорезисторов;1 - коэффициент.В режиме записи измеряемого процесса ключи 12 и 13 замкнуты, ключ 14 разомкнут, тогда 35 где К - коэффициент усиления согласующего блока;К=К КБ. - выходное напРяжение соглаФью усующего блока;К - коэффициент передачи пред 1варительного усилителя;К - коэффициент передачи выходного усилителя,Для упрощения расчетов примемфда11 х, фгде Ух, в . напряжение на выходе выходного усилителя и 1-К .5 режиме калибровки ключи 2 и 13размыкаются, а ключ 14 замыкается,55тогда 74 4 На выходе усилителя появляется сигнал калибровки 11,Анализ выражения показывает, чтс величина калибровочного сигнала не зависит от степени деформации тенэо моста ( в выражении отсутствует коэф ьК фициент 1 = в /. К/В момент времени Т, размыкается ключ 14 и замыкаются ключи 2 и 13 (диаграмма 3). В момент времени Сразмыкается ключ 9 (диаграмма 1), в момент времени й замыкается ключ 7 (диаграмма 2). После момента временисхема переводится в режим записи информации об измеряемой величине (диаграмма 4).Временное разделение срабатывания ключей введено с целью исключения влияния переходных процессов на регистрируемую информацию.Таким образом, данное тензометрическое устройство позволяет повысить точность компенсации входного сигнала и исключить влияние степени деформации тензомоста на величину калибровочного сигнала, что позволяет повысить точность измерения. Формула изобретения 1, Тензометрическое устройство, содержащее последовательно соединенные четырехплечий тензомост, согласующий блок, регистратор, а такжепоследовательно соединенные генератор и формирователь калибровочныхимпульсов, схему выборки и хранения,три ключа, первый из которых выходомсоединен с входом схемы выборки ихранения, выход которой соединен свходом второго ключа, выход которогоподключен к второму входу согласующего блока, а управляющие входы ключей соединены с соответствующими выходами Формирователя калибровочныхимпульсов, первый калибровочный резистор, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности измерения эа счет снижения погрешностей при калибровке, в него введенывторой и третий калибровочные резисторы, компенсирующий усилитель, четвертый и пятый ключи, управляющиевходы которых соединены с третьимвыходом формирователя калибровочныхимпульсов, причем вход и выход чет. второго плеча тенэомоста, вход компенсирующего усилителя соединен свыходом согласующего блока, а выход - с входом первого ключа.2. Устройство по п.1, о т и и ч аю щ е. е с я тем, что величину второго калибровочного резистора выбираютравной величине первого калибровоч 10 ного резистора, а величину третьегокалибровочного резистора равной половине первого калибровочного резистора. вертого ключа соединены соответственно с выводами второго. калибровочногорезистора, включенного последовательно с резистором третьего плеча тен"зомоста, вход и выход пятого ключасоединены соответственно с выводамитретьего калибровочного резистора,включенного между шиной питания ипервой вершиной диагонали питаниятензомоста, вход и выход третьегоключа соединены соответственно с выводами первого калибровочного резистора, включенного между второй верСоставитель В. Семенчукедактор А. Ворович Техред Н,Глущенко Корректор Т. Кол аказ 7251/3 676 ударственног изобретений ва, Ж, Ра 5 Тираж ВНИИПИ Гос по делам 113035, Моск