Преобразователь сигналов мостовых тензодатчиков

(51 ПИСАНИЕ ЕТЕНИ ГНАЛОВ МОС я к контрольно- может быть исдля измерения и т д Цель изоизны и стабильеобразования в ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР Авторскому свидетельств(71) Харьковский авиационный институт им, Н.Е.Жуковского(56) Авторское свидетельство СССР 1 Ф 1370608, кл. 6 01 В 27/02, 1986.Авторское свидетельство СССР М 1468206, кл. 6 01 В 27/02, 1987.(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С ТОВЫХ ТЕНЗОДАТЧИКОВ (57) Изобретение относитс измерительной технике и пользовано в тензометрии силы, давления, ускорения бретения - повышение крут ности характеристики пр широком интервале температур путем уменьшения влияния температурной нестабильности и элементов схемы за счет применения фазовых звеньев, Преобразователь сигналов мостовых тензодатчиков содержит последовательно включенные опорный генератор 1, тензорезисторный мост 2, фаэовое звено 3, сумматор 4, фазовое звено 5, фаэометр 6, тензореэисторный мост 7. Выполнены тензореэисторные мосты так, что силовое воздействие, приложенное к ним, приводит к равным по абсолютной величине, но противоположным по знаку изменениям их коэффициентов передачи, в исходном состоянии один из тенэорезисторных мостов сбалансирован, а а второй разбалансирован. Преобразователь обладает в, 1,7 раза большей крутизной, в 32 раза меньшей температурной нестабильностью и в 57 раз большей точностью измерения физической величины, 2 ил. й1620960 рого уровень напряжения Ог с выхода второго фазового звена 5 равен нулю, так как второй 1 ензорезисторный мост 7 сбалансирован и его коэффициент передачи равен нулю. Поэтому на выходе сумматора 4 колебание О; по фазе совпадает с колебанием О. (при условии широкополосности сумматора 4) и фаза колебания О, поступающего на вход фэзометра 6, равна Лф =фо - 2 эгс 19 вт 1(2) В динамическом режиме при наличии силового воздействия первый тензорезисторный мост 2 разбалансирован и значение ео коэффициента передачи несколько меньше максимального, второй тензорезисторный мост 7 также разбалансирован и его коэффициент передачи отличен от нуля, При этом на второй вход сумматора 4 подается сыходное колебание Оо опорного генератора 1 с частотой во через второй тенэорезисторный мост 7 и второе фазовое звено 5 (Ог), где оно приобретает фазовый сДвиГ, равный ффзг - 2 эгс 19 хг (Гг посто янная времени второго фазового звена Колебание 01 на первом входе сумма 1,тора 4 формируется так же, как и при отсутствии силового воздействия на тензорезисторные мосты. Процесс суммирования колебаний в сумматоре представлен на векторной диаграмме (фиг, 2). На векторной диаграмме путем несложных математических операций над векторами можно получить, что фазовый сдвиг на выходе сумматора 4 в этом случае равен ф =дГс 19 К 1 Кф.з,зп 2 агсщ вт 1 + Кг Кф,з.г зи 2 агс 19 враг К 1 Кф.з,1 соз ( 2 агсщ в т 1 ) + Кг Кф.з,г соз ( 2 агс 19 в тг ) Первое фазовое звено 3 и второе фэзовое звено 5 выбраны активными, причем на рабочей частоте и выполняется равенство Кф.з.1 = Кф.э.2 = 1, Тогда выражение (3) можно записать в виде 50Кпггв ) в 5 п( 2 агава и сг в п 2 агава и свср =д 1 сЩ( К 1 Кг ) соз ( 2 агст 9 в т 1 ) + соз ( 2 агс 19 в тг ) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано в тенэометрии для измерения силы, давления и ускорения.Цель изобретения - повышение крутизны и табильности характеристики преобразования в широком интервале изменения температур путел уменьшения влияния температурной нестабильности элементов схемы за счет применения фазовых звеньев,На фиг, 1 представлена функциональная схема преобразователя; на фиг. 2 - вектор ая диаграмма процесса суммирования колебаний в сумматоре.Преобразователь содержит последовательно включенные опорный генератор 1, первый тензорез, торный мост 2, первое фаэовое звено 3, сумматор 4, второй вход которого подключен к выходу второго фазового ээена 5, фазо.етр б, первый вход которого соединен с выходом опорного генератора 1, а Второй - с выходом сумматора 4, второй тенэореэисторный мост 7, подключенный к выходу опорного генератора 1, а выходом - ко входу второго фазового звена 5,Выполнены тенэорезисторные мосты таким образом,;то силовое воздействие, приложенное к нич, приводит к рачным по абсолютной величине, но противоположчым по знаку изменениям их коэффициентов передачи, причем в исходном состоянии один из тенэореэисторных мостов сбалансирован, э втоптай разбэлансировэн,Преобразователь работает следующим образом,В стационарном режиме при отсутствии .силового воздействия выходное колебание Оо с частотой во с выхода опорного генератора 1 через первое фазовое звено 3(01), где оно приобретает фазовый сдвиг, равНМй рф.з,1 =2 аГС 19 ВТ 1 ( т 1- ПОСтсяННая времени первого фазового звена 3), и первый тенэорезисторный мост 2 (01), который максимально разбалансирован, поступает на вход сумматора 4, на втором входе котогде К 1, Кг - коэффициенты передачи первого и второго тензорезисторных мостов 2 и 7соответственно;Кф,з,1, Кф.з.г - МОдуЛИ КОЭффИцИЕНтОВ ПЕРЕдачи первого и второго фазовых звеньев 3 и5 соответственно. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 л =2 агсс 9 вт 1, (1)На второй вход фаэометра 6 поступает колебание Оо с выхода опорного генератора 1, которое имеет фазу уЪ.При этом показания фазометра 6 соответствуют разности фаз колебаний, поступающих на его входы:1620960 ЬР = ъ - агс 1 д (5) ( К 1 /Кг ) сов ( 2 агс 19 со т 1 ) + сов ( агс 1 д со гг ) Формула изобретения На второй вход фазометра 6, как и в первом случае, поступает колебание Оо с выхода опорного генератора 1 с текущей фазой дЪ. Из выражения (5) видно, что разность фаз колебаний, поступающих на входы фазометра 6, т.е. и его показания, зависят от отношения коэффициентов передачи К 1/Кг тензореэисторных мостов, а следовательно, и от измеряемого воздействия, причем силовое воздействие приводит к равным по абсолютной величине, но противоположным по знаку изменениям их коэффициентов передачи (с ростом силового воздействия Кг увеличивается, а К 1 уменьшается),При использовании в предлагаемом устройстве однотипных тенэорезисторных мостов (с ТКЧ одного знака) и при таком выборе элементов, определяющих постоянные времени т 1 и тг фазовых звеньев, равные: г 1 (Т) =т 1 о(1+ая 1 ЛТ)(1+ас 1 ЛТ); тг(Т) =гго(1+аяг дт)(1+асг ЛТ),где т 1 о, тго - номинальные значения постоянных времени первого и второго фазовых звеньев 3 и 5 соответственно (при Т = То);ЬТ = Т - То, То = 293 К;Т - текущее значение температуры окружающей среды;ай 1, авг - температурные коэффициенты сопротивления резисторов, определяющих постоянные времени фазовых звеньев;ас 1, асг - температурные коэффициенВ этом случае показания фаэометра 6соответствуют разности фаз 5 ты емкостей конденсаторов, определяющих постоянные времени фазовыхзвеньев,1что, йР = фазовый сдвиг р, а слет 1 гг,10 довательно, показания фаэометра 6 слабозависят от температуры окружающей среды.Таким образом, предлагаемый преобразователь по сравнению с известным обла 15 дает в 1,7 раза большей крутизной, в 32 разаменьшей температурной нестабильностьюи в 57 раэ большей точностью измеренияфизической величины (силы, давления, ускорения и т.д,),20 Преобразователь сигналов мостовыхтензодатчиков, содержащий опорный гене ратор, выход которого соединен с входамидвух тензорезисторных мостов, сумматор, соединенный выходом с входом фаэометра, второй вход которого подключен к выходу опорного генератора, о т л и ч а ю щ и й с я 30 тем, что, с целью повышения крутизны истабильности характеристики и реобразования в широком интервале изменения температуры, в него дополнительно введены два фазовых звена, входы которых соответст венно соединены с выходами тензорезисторных мостов, а выходы соответственно соединены с входами сумматора.1620960 Составитель В.Семенчук ехред М.Моргентал Коррект эктор А.Ога о Заказ 4 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 4 Тираж Подписное ПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5