Тензометрический преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСКИ)СОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 9) ( 1 В 7/18 ЕНИЯ зореэистора сругих элементопредварительноной нагрузкой аждого из двух уподин из которых нагружен постоянзвестной величины, мосте в смежных нодно прич ем ич еск плечах положе ключ ень разных по ра й зных орезистор ементов, а врасположенныхже элементов уги угом - двензорезиси периолючением динак ора с тех 5 пи ким отключением и в ия одного иэ мостов эави ен м меха- оенными можетенных мации, е точисталов,ем измеритель ва сположению тенотличающихся и Цель изобрет ости за счет Изобрететрическим ния - повышениепоочередной регисттестовых сигналов. ации рабочего и Цель достигае личин, на ния и т.п.-, вано при из генных темп рении в условия встречным соедин кбгда системаградуировочных жет быть заране к тическое измене характеристик н по два ию тензо- упругих пределено ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГННТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБР Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(4 б) 29.02.88. Бюл. Ф 8 (71) Особое конструкторскоолог ич еск ое бюро Физ ик о - техн института низких температур (72) Н.И. Мокрый, В.К, Черн и В.Я. Ильичев(53) 531 .781,2(088 .8) НЗОМЕТРИЧЕСКИИ ПРЕОБРЛЗОВ ТЕЛЬ(57) Изобретение относится к тметрическим преобразователянических параметров со встрсредствами контроля начальногоуровня и чувствительности ибыть использовано при криогизмерениях усилий или дефорЦель изобретения - повышениности эа счет поочередной реграции рабочего и тестовых сигнЭтодостигается последовательнымвстречным соединенидиагоналей двух тенэометрическихмостов, в которые включены по д ие относится к тензодатчикам механическихример усилия, перемещеи может быть использ зсимым от него изменением полярностипитания другогсь моста. При отключении питания первого моста записывается уровень, равный половине постоянной нагрузки, при переключении полярности питания второго моста - скачок на осциллограмме ре -ального процесса, равный величинепостоянной нагрузки. Тензометрический преобразователь позволяет контролировать его начальный уровень ичувствительность без отключения егоот измеряемого физического параметра в жестких условиях эксплуатации.2 ил,ся последовательнымкием измерительных диагоналеи двух тензометр мостов, в которые включен отличающихся по расположе резистора с каждого из двэлементов, один из которых предварительно нагружен постоянной нагрузкой известной в елич ины А Р, прич ем в одномместе в смежных плечах включены дваразных по расположению тензорезистора с разных упругих элементов, а вдруГом - два одинаково расположенныхтензорезистора с тех же элементов, ипериодическим отключением и включением питания одного из мостов с помощью выключателя и независимым отнего изменением полярности питаниядругого моста с помощью переключателя, дающих два уровня тестовогосигнала.На фиг. 1 представлен тензометрический преобразователь с рабочим ипредварительно нагруженным упругимиэлементами, общий вид; на фиг. 2 - 20электрическая схема тензометрическогопреобразователя,Тензометрический преобразователь,например датчик вертикального усилиярастяжения Р, содержит рабочий и пред варительно нагруженный упругие элементы 1 и 2 с размещенными на нихтензорезисторами 3-10, соединенныйс нижней частью предварительно нагруженного упругого элемента 2 образцовый груз 11, выключатель 12двухпроводной линии, переключатель13 полярности двухпроводной линии,два стабилизированных источника 14и 15 и измеритель 16 выходного на 35пряжения, например самопишущий преобразователь с уравновешиваниемизмеряемой величины напряжением ототдельного источника стабилизированного напряжения, а также балансировочные потенциометры 17 и 18 обоих мостов. Тензорезисторы 3-6 расположены на рабочем упругом элементе 1, а тензорезисторы 7-10 - напредварительно нагруженном упругом 45элементе 2, причем группа тензорезисторов 3,5,7 и 9, одинаковых порасположению относительно общей продольной оси упругих элементов 1 и 2,отличается по расположению от группытензорезисторов 4-10, также одинаковых по расположению относительнотой же оси. В последовательно включенные смежные плечи первого моставключены тензорезисторы 3,4, 7 и 8,а в последовательно включенные смежные плечи второго моста - тензорезисторы 10, 9, 6 и 5. Общие точкитензорезисторов 7,8 и 10, 9 соединены между собой а также с подвижными контактами потенциометров 17и 18. Крайние точки потенциометра17 соединены соответственно с вершинами диагонали питания первогомоста - общими точками тензорезисторов 3, 8 и 4,7 . Крайние точкипотенциометра 18 соединены соответственно с вершинами диагонали питания второго моста - общими точкамитензорезисторов 10, 5 и 9, 6, Выклю-чатель 12 двухпроводной линии включенмежду выводами источника 14 стабилизированного напряжения и диагональюпитания первого моста, а переключатель 13 полярности двухпроводнойлинии - между источником 15 стабилизированного напряжения и диагональюпитания второго моста. Свободныевершины измерительных диагоналейпервого и второго мостов - общиеточки тензорезисторов 3,4 и 5,6 соединены с измерителем 16 выходногонапряжения,Устройство работает следующим образом.При помещении тензометрическогопреобразователя в условия воздействия влияющих факторов, например криогенной температуры, изменяется какначальный уровень, так и чувствительность этого преобразователя. Однакоизменение начального уровня при соответствующем подборе. одинаковыхупругих элементов 1 и 2 и одинаковыхтензорезисторов 3 - 1 О может бытьуменьшено до достаточно малой величины. Изменение чувствительности,связанное, например, с изменением модуля упругости материала упругихэлементов 1 и 2 или с изменением сопротивления тензорезисторов 3-10,не может быть устранено, и должно учитываться как соответствующая коррекция результатов измерения по даннымрегистрации тестовых сигналов . Такой тестовый сигнал постоянно присутствует в выходном сигнале каждогомоста, и для его выделения необходимо исключить из общего сигнала навходе измерителя 16 сигнал первогомоста, что достигается выключениемисточника 4 питания этого моста,или изменить полярность сигнала второго моста, что достигается изменением полярности источника 15 с помощью переключателя 13.3775/э Формул а Перед началом измерений записывают начальный уровень выходного сигнала тензометрического преобразователя, затем регистрируют измеряемый физический параметр, а для кратковременной записи скачка от тестового сигнала, равного по амплитуде величине предварительной нагрузки на упругий элемент 2, переключателем 13 изменяют полярность напряжения питания второго моста от источника 15. Затем возвращают переключатель 13 в исходное положение и продолжают запись измеряемого параметра. Для получения ступеньки от тестового сигнала, равного по амплитуде половине величины предварительной нагрузки на упругий элемент 2, выключают источник 14 питания первого моста. При этом записывается прямая линия одинаковой амплитуды, равной половине величины предварительной нагрузки. СопоСтавление обеих ступенек позволяет зафиксировать как начальный уровень сигнала тензометрического преобразователя в данный момент времени вычитанием из уровня, записанного при выключении источника 14, половины величины скачка уровня записи, полученного при смене полярности источника 15, так и чувствительность тенэометрического преобразователя по величине того же скачка.Использование предлагаемого тензометрического преобразователя позволяет контролировать начальный уровень и чувствительность этого устройства без отключения его от измеряемого физического параметра при воздействии интенсивных влияющих факторов, например криогенных температур, и повысить точность измерения физических параметров в жестких условиях эксплуатации. нас бретенияТензометрический преобразбватель,содержащий рабочий и последовательно 5соединенный с ним предварительнонагруженный упругие элементы сразмещенными на них тензорезистора-,ми, блок питания и измерительнуюсхему, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности засчет поочередной регистрации рабочего и тестовых сигналов, он снабженвыключателем двухпроводной линии и 15 переключателем полярности двухпроводной линии, блок питания выполненв виде двух идентичных стабилизированных источников напряжения, .измерительная схема выполнена в виде 2 О двух последовательно-встречно соединенных измерительными диагоналями четырехплечих мостов и измерителявыходного напряжения, в смежные плечи каждого моста включены два отли 25 чающихся по расположению тензорезистора рабочего упругого элемента и два отличающихся по раположению тензорезистора предварительнонапряженного упругого элемента30 так, что в смежных плечах первогомоста включены два разных по расположению тензорезистора с разныхупругих элементов, а в смежных плечах второго моста включены два одинаковых по расположению тенэорезистора с разных упругих элементов,переключатель полярности двухпроводной линии включен между диагональю питания первого моста и пер 40 вым .источником стабилизированногонапряжения, а выключатель двухпроводной линии включен между диагональюпитания второго моста и вторым источником стабилизированного напря 45 жения,1377575 77 фиг, 2 Составитель Н. Ти енко едактор А. Огар Техред Л.Олийнык Корректор О. Циплмош ираж 6 Заказ 410 одписно КНТ СССР Государственного комитета по изобретениям и открытиям при 113 О 35, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент",. г, Ужгород, ул. Гагарина,