Тензометрическое устройство

(50 4 6 01 В 7/16 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А 8 ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР974109, кл. С 01 В 7/16, 198.Инструкция по эксплуатации цифровоготензометра ДМДфирмы НВМ. Од(аегОепцпдэгпеввег ВМГ)-20. Ва 1 епЫа(.0 34.15,0. ПереводЕ, М 289(57) Изобретение относится к средствампреобразования напряжения тензометрического моста в цифровой код и может бытьиспользовано для измерения деформаций вшироком диапазоне. Цель изобретения - повышение точности за счет использованияв качестве опорного напряжения аналогоцифрового преобразователя 25 напряжения,сформированного из напряжения питаниямоста 8 и усиливаемого тем же усилителем 18 устройства, что и выходное ЯО 1404808 А 1 напряжение моста 8. Устройство снабжено коммутатором 13, на информационные входы которого подключены выходы управляемого делителя 12 и регулируемого усилителя 10, дополнительным усилителем 18, соединенным с выходом коммутатора 13 и последовательно соединенными синхроннымп демодуляторами 19 и 20, фильтрами 21 и 22 и согласующими устройствами 23 и 24, блок 1 управления выполнен с двумя стробируюшими и двумя синхронизируюЦими выходами 5, 6, 3 и 4, соединенными соответственно с управляюгцими входами демодуляторов 19 и 20 и коммутатора 13, управляемый делитель 12 выполнен с дополнительным выходом, соединенных с вторым информационным входом коммутатора 3, а выход дополн ительного усил ител я 18 соединен с информационными входами обоих демодул яторов 19 и 20. Точность из мерения повышается, так как усилению подвергается только часть сигнала моста 8, а соотношение между опорным и измеряемым напряжениями на входе аналого-цифрового преобразователя 25 не изменяется при уходе коэффициента усиления дополнительного усилителя 18, коэффициент усиления которого близок к требуемому суммарному коэффициенту усиления всего тракта. 3 ил.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к измерительной технике, а именно к аппаратуре преобразования сигналов тензометрического моста в цифровой код, и может быть использовано для измер иия деформаций тензорезистивными датчиками.Целью изобретения является повышение точности за счет использования в качестве опорного напряжения аналого-цифрового преобразователя напряжения, сформированного из напряжения питания моста и усиливаемого тем же элементом устройства, что и выходное напряжение тензометрического моста, а также введением в качестве такого элемента дополнительного усилителя с коэффициентом усиления, близким к требуемому суммарному коэффициенту усиления всего тракта.На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг, 2 - вариант выполнения управляемого делителя импульсного напряжения; на фиг. 3 - ,временные диаграммы работы звеньев тензометрического устройства.Тензометрическое устройство содержит блок 1 управления с задающим, двумя стробируюшими и двумя синхронизирую- шими выходами 2 - 6,блок 7 питания, вход которого соединен с задающим выходом 2 блока 1 управления, тензометрический мост 8, диагональ питания которого соединена с выходом блока 7 питания, дифференциальный усилитель 9, входы которого соединены с измерительной диагональю тензометрического моста 8, регулируемый усилитель 10, информационный вход которого соединен с выходом дифферен циального усилителя 9, переключатель 11 коэффициента усиления регулируемого усилителя 10, соединенный с управляющим входом этого усилителя, управляемый делитель 12 импульсного напряжения с основным и дополнительным выходами, выполненный, например, в виде цепочки последовательно соединенных трансформаторов, имеющих секции обмоток с отводами, коммутатор 13 с информационными входами 14 и 15 и управляющими входами 16 и 17, соединенными соответственно с последовательно соединенными основным выходом управляемого делителя 12 и выходом регулируемого усилителя 10, с дополнительным выходом управляемого делителя 12 и синхронизирующими выходами 5 и 6 блока 1 управления, дополнительный усилитель 18 с коэффициентом усиления, близким к суммарному требуемому коэффициенту усиления всего тракта, две одинаковые цепочки из последовательно соединенных синхронного демодулятора 19 и 20, фильтра 21 или 22, согласующего усилителя 23 или 24, и соединенный своими информационным и опорным входами с выходами согласующих усилителей 23 и 24 аналого-цифровой преобразователь 25. И нформационные входы синхронных демодуляторов 19 и 20 соединены с выходом дополнительного усилителя 18, а их управляющие входы - соответственно с стробирующими выходами 3 и 4 блока 1 управления.Вариант выполнения управляемого делителя 12 показан на фиг. 2.Управляемый делитель содержит два повторителя 26 и 27 напряжения, входной трансформатор 28 с первичной 29 и вторичной 30 обмотками, промежуточный трансформатор 31 с первичной многосекционной 32 и вторичной односекционной 33 обмотками, и выходной трансформатор 34 с первичной многосекционной 35 и вторичной односекционной 36 обмотками, а также переключатели 37 и 38 секций обмоток 32 и 35.На фиг. 3 представлены временные диаграммы напряжений в следующих точках схемы, показанной на фиг. 1; 39 - на задающем выходе 2 блока 1 управления;40 - на выходе блока 7 питания; 41 на синхронизирующем выходе 5 блока 1 управления; 42 - на синхронизирующем выходе 6 блока 1 управления; 43 - на стробирующем выходе 3 блока 1 управления; 44 - на стробирующем выходе 4 блока 1 управления; 45 - на измерительной диагонали тензометрического моста 8;46 - на выходе дополнительного усилителя 18,Устройство работает следующим образом.Импульсный сигнал 39 с задающего выхода 2 блока 1 управления поступает на вход блока 7 питания, который формирует двухполярное импульсное напряжение несущей частоты, поступающее на диагональ питания тензометрического моста 8 и с нее - на вход управляемого делителя 12. С измерительной диагонали тензометрического моста 8 сигнал 45, содержащий выбросы, возникающие из-за переходных процессов в измерительных цепях, подается на входы дифференциального усилителя 9, с выхода которого усиленный сигнал поступает на вход регулируемого усилителя 10, коэффициент усиления которого задан положением переключателя 11 коэффициента усиления, На выходе управляемого делителя 12 формируется компенсирующее напряжение, величина и фаза которого устанавливается соответствующими регулировочными элементами, входящими в состав регулируемого делителя 12. Величина компенсирующего напряжения подбирается такой, чтобы после алгебраического сложения с сигналом на выходе регулируемого усилителя 10 оставалась заданная доля полной величины упомянутого сигнала на выходе усилителя 10. На входы 14 и 15 измерительного напряжения и опорного напряжения коммутатора 13 поступают близкие по величине разностный сигнал с блоков 10 и 12 и опорный сигнал с блока 12, которые по появлении стробируюших сигналов 41 или 42 пропускают один из этих сигналов на выход коммутатора 13. Затем сигнал усиливается в дополнительном усилителе 18, коэффициент усиления которого выбирают близким к требуемому суммарному коэффициенту усиления всего тракта, с тем, чтобы коэффициенты усиления дифференциального усилителя 9 и регулируемого усилителя 10 были по возможности близки к единице.Импульсы сигнала 41 действуют в первой половине каждого полупериода напряжения питания, импульсы 42 - во второй половине каждого полупериода. Синхронные демодуляторы 9 и 20 преобразуют в постоянное напряжение, сглаживаемое фильтрами 21 и 22 и усиливаемое согласующими усилителями 23 и 24, соответственно измерительное и опорное напряжения, причем импульсы с синхронизирующих выходов 3 и 4 блока 1 управления приходят в середине стробирующих импульсов с выходов 5 и 6 блока 1 управления. Это обеспечивает высокую помехозащищенность тензометрического устройства и эффективное подавление помех, возникающих при работе коммутатора 13.Сигналы с выходов согласующих усилителей 23 и 24 поступают соответственно на измерительный и опорный входы аналого-цифрового преобразователя 25. Так как каждый из этих сигналов усиливался дополнительным усилителем 8, то уход коэффициента усиления этого усилителя не сказывается на величине отношения опорного и измеряемого напряжений на входах аналого-цифрового преобразователя 25 и поэтому не вносится дополнительная погрешность в измерение.Тензометрическое устройство позволяет преобразовать с высокой точностью напряжение в измерительной диагонали моста 8 в цифровой код на выходе аналого-цифрового преобразователя 25 благодаря тому, что аналоговому усилению подвергается не весь сигнал, а лишь некоторая доля от этой величины, а аналого-цифровой преобразователь работает опорным с напряжением, пропорциональным напряжению питания моста 8.Формула изобретенияТензометричес кое устройство, содержащее блок управления с задающим и стробирующим выходами, блок питания, управляющий вход которого соединен с задающим выходом блока управления, тензометрический мост с диагональю питания и измерительной диагональю, диагональ питания которого соединена с выходом блока питания, дифференциальный усилитель, входы которого соединены с измерительной диагональю тензометрического моста, регулируемый усилитель, информационный вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя, переключатель коэффициента усиления регулируемого усилителя, соединенный с управляющим входом этого усилителя, управляемый дел ител ь им.15 пульсного напряжения, вход которого соединен с выходом блока питания, а выход включен последовательно с выходом регулируемого усилителя, синхронный демодулятор с управляю 1 цим входом, соединенным со стробируюшим выходом блока управления, фильтр, соединенный своим входом с выходом синхронного демодулятора, согласующий усилитель, вход которого соединен с выходом фильтра, и аналого-цифровой преобразователь с измерительным и 25 опорным входами, измерительный вход которого соединен с выходом согласующего усилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности за счет использования в качестве опорного напряжения аналогоцифрового преобразователя напряжения, 3 О сформированного из напряжения питаниямоста и усиливаемого тем же элементом устройства, что и выходное напряжение моста, оно снабжено коммутатором, один из информационных входов которого подключен к соединенным последовательно ос новному выходу управляемого делителя ивыходу регулируемого усилителя, дополнительным усилителем, соединенным с выходом коммутатора, и дополнительными последовательно соединенными синхронным демоду лятором, фильтром и согласующим устройством, блок управления выполнен с дополнительными стробирующим и двумя синхронизирующими выходами, соединенными соответственно с управляющими входами дополнительного демодулятора и коммутатора, 45 управляемый делитель выполнен с дополнительным выходом, соединенным с другим информационным входом коммутатора, а выход дополнительного усилителя соединен с информационными входами обоих демодуляторов.1404808 Фиа зь Н. Тимошенко Верес Корректор ПодписноеСоставите Техред И.Тираж 680 нного комитета СС Ыосква, Ж - 35, графическое пред. Кравцов сдактор аказ 30 Волкова41 ткрыт ектная, 4 НИИПИ Государстве 13035,Производственно-полСР по делам изобретении аушская наб., д. 4/5 риятие, г. Ужгород, ул. П