Устройство для измерения сигналов тензомоста

)5 6 01 В 716 ОБРЕТЕНИЯ ЕИ МУ К АВТО ЕТЕЛ У(71) Специальное конструкторско-технологическое бюро Морского гидрофиэического института АН УССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИГНАЛОВ ТЕНЗОМОСТА(57) Изобретение относится к измерительной технике для преобразования сигнала тензомоста с коррекцией несимметрии его плечпри воздействии температуры и может быть использбйано при гидрофизических Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерениях деформации твердых тел,Известно устройство для измерения сигналов с параметрических преобразователей, содержащее тензомост, источник питания тенэомоста, три резистора, коммутатор, трансформатор с четырьмя обмотками, блок управления, подключенный, своими выходами к управляющим входам управляемого делителя напряжения, выходы которого подключены к первым входам нуль-органа, вторые входы которого подключены через резистор к измерительной диагонали тензомоста, а выход - ковходу блока управления,Недостатком данного устройства явля- наличие погрешности измерений, обусленной отсутствием балансировки ется лов ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР исследованиях для измерения деформации давления и усилия, Цель изобретения - повышение точности за счет устранения температурной погрешности и повышение помехоустойчивости за счет шунтирования наводимых помех, Устройство обеспечивает функционирование тензомоста в режиме в режиме короткого замыкания диагоналей в момент уравновешивания измерительной цепи, что обеспечиваетминимальное ее сопротивление, а значит, наибольшее шунти: рование наводимых помех, т.е. высокую помехоустойчивость, Съем информации об измеряемом параметре осуществляется в момент когда измерительная и питающая диагонали тензомоста замкнуты накоротко, что позволяет получить максимальную (100) степень компенсации температурной погрешности, 1 ил. тензомоста и входных цепей нуль. органа в процессе измерения, На погрешность измерения оказывает влияние изменение в диапазоне рабочих температур коэффициента передачи входных цепей нуль-органа, изменение сопротивления суммирующих резисторов и подводящих провбдой с выходной диагонали тензомоста к входу нуль-органа,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения сигналов тензомоста, содер- жащее четырехплечий тензомост, последовательно соединенные источник питания и датчик тока, первый выход которого соединен с первой вершинойдиагонали питания тензомоста, последовательно соединенные блок управления и управляемый делитель напряжения, нуль-орган, синхрониэирующие входы которого соединены с дополни. тельными выходами источника питания, выход - со входом блока управления, а источник питания, управляемый делительнапряжения, нуль-орган и блок управлениясоединены с общей шиной,Недостатком устройства является то,что аддйтивные и мультипликативные по-грешности измерений компенсируются одним и тем же сигналом, взятым с разнымикоэффициентами выходных обмоток трансформатора тока, что не дает в полной мерекомпенсировать погрешности.Другим недостатком устройства является то, что его схема, работая по принципукомпенсатора напряжений, изолирована отобщей шины. Цепль компенсации между выходом управляемого делителя напряженияи входом нуль-органа имеет сопротивлениепбрядка нескольких килоом, соответствующее сопротивление тензсдчоста. Такое высокое сопротивление цепи, в которой вмомент уравновешивания не протекает ток,имеет малую помехоустойчивость за счетнаводимых на ее сопротивлении трансформаторных наводок.Цель изобретения - повышение точностиза счет устранения температурной погрешности и ровышение помехоустойчивости за счетшунтирования наводимых помех,На чертеже изображена блок-схема устройства,.Устройство для измерения сигналовтензомоста содержит тензомост 1 с вершинами 2,3 диагонали питания и вершинами4,5 измерительной диагонали, источник 6питания переменного тока с шинами 7,8,датчик 9 тока с входной клеммой 10 и выходными клеммами 11, 12, резистор 13, блок 14сравнения со входами 15, 16, 17, 18 и выходом 19, нуль-орган 20 с входными шинами21, 22 и выходными 23, 24, блок 25 управления со входом 26 и цифровыми выходами 27,управляемый делитель 28 напряжения с ши ной 29 входа опорного сигнала, управляющими цифровыми входами 30 и выходом 31,сумматор 32 с входами 33, 34 и выходнойклеммой 35 и формирователь 36 сигналакоррекции со входом 37 и выходными шина ми 38, 39. В случае использования в устройстве нуль-органа 20, входной усилителькоторого выполнен по схемемодулятор-усилитель переменного тока-демодулятор (аналогично с прототипом), нуль-орган 20 имеетвыходы 40 синхронизации модулятора и демодулятора, соЕдиненные с дополнительными выходами 41 источника 6 питания.Все узлы устройства имеют выводы, со. единяющие их с общейшиной,Шина 8 источника 6 питания соединенас общей шиной, а шина 7 соединена со входами 10, 33 датчика 9 тока и сумматора 32 соответственно, выхОд 12 датчика 9 тока соединен с вершиной 2 питающей диагонали тензомоста 1., а другая вершина 3 соединена с общей шиной, Выход 11 датчика 9 тока подключен ко входу 37 формирователя 36 сигнала коррекции, Первый его вход 38 через резистор 13 подключен ко входу 16 блока 14 сравнения. Второй выход 39 под 10 ключен ко входу 34 сумматора 32, выход. 35 которого соединен с шиной 29 опорного сигнала управляемого делителя 28 напряжения. Выход 31 управляемого делителя 28 напряжения подключен ко входу 15 блока 14 сравнения. Вершины 4,5 измерительной диагонали тензомоста 1 подключены ко входам 17, 18 блока 14 сравнения, выход 19 которого подключен ко входу 21 нуль-органа20. Выход 23 нуль-.органа 20 подключен ко входу 26 блока 25 управления, цифровые выходы 27 которого подключены к управляющим входам 30 управляемого делителя 28 напряжения.Нуль-орган 20 предназначен для анализа разностного сигнала, поступающего на его вход с выхода тензомоста 1 и выработки управляющего сигнала, свидетельствующего о компенсации или перекомпенсэции уравновешивающей схемы в процессе измерения и служащего для управления работой блока 25 управления,Нуль-орган 20, блок 25 управления и управляемый делитель 28 напряжения обра 35 зуют аналого-цифровой преобразователь уравновешивающего типа, предназначенный для преобразования в,код выходного сигнала тензомоста. Тип уравновешивания определяется логикой работы блока 25 управления, который является устройством, вырабатывающим выходной сигнал в виде параллельного двоичного (двоично-десятичного) кода, управляющего работой делителя 28 напряжения. Изменение выходного кода блока 25 управления происходит по управляющему сигналу, поступающему с выходаааааа 23 нуль-оргна 20.Устройство для измерения сигналов тензомоста работает следующимобразом.При подаче питания от источника 6 питания через вход 10 и выход 12 датчика 9 тока запитывается тензомост 1.Ток, протекающий в измерительной диагонали тензомоста 1, подключенной ко входам 17, 18 блока 14 сравнения, компарируется с токами. поступающими через резистор 13 с выхода 38 формирователя 36 сигнала коррекции и с выхода управляемого делителя 28 напряжения на входы 16, 15 соответственно блока 14 сравнения, Когдэ их алгебраическая сумма будет равнанулю, сигнал разбаланса. близкий к нулевому значению на выходе 19 блока 14 сравнения, регистрируется нуль-органом 20 повходу 21. 5При появлении сигнала разбаланса свыхода 23 нуль-органа 20 на вход 26 блока25 управления поступает сигнал, изменяющий состояние его выходов 27 таким образом, что по входам 30 управляемого 10делителя 28 его состояние изменяется, формируя на выходе 31 сигнал, компенсирующий измеряемый, который вызвалразбаланс. Таким образом, на выходе 19блока 14 сравнения сигнал разбэланса снижается до значения, близкого к нулевому.Изменение тока в диагонали тензомоста 1, вызванное изменением его сопротивления при воздействии температуры идавления, компенсируетея изменением 20опорного напряжения управляемого делителя 28 напряжения, подаваемого на еговход 29 с выхода 35 сумматора 32, В результате нескомпенсированной остается толькочасть сигнала, пропорциональная относительному изменекию сопротивлений. плечтенэомостэ 1 при воздействии нэ тензомост1 давления,В момент баланса схемы сопротивление тензомоста 1 в силу короткозамкнутости его диагоналей равно его четыремпараллельно соединенным плечам, Это вчетыре раза меньше, чем в прототипе. Кроме этого, тензомост соединен одной из вер-шин своей питающей диагонали. с общей 35шиной. Эти отличия уменьшают сигналэлектромагнитной наводки и упрощают экранировку тензомоста 1 и измерительнойсхемы,Компенсация температурной погрешноСти устройства имеет качественно принципиальные отличия и позволяетпрактически стопроцентно устранить температурную погрешность тенэомоста. Этообусловлено уж упомянутым режимом работы схемы с короткозамкнутыми диагоналями в момент уравновешивания, В силучего четырехплечий мост трансформируется в двухполюсник, и все непропорциональные изменения в соотношении 50 сопротивлений его плеч одинаково сказываются на изменении сопротивления моста относительно его измерительной и питающей диагоналей. Таким образом, вызванное воздействием температуры приращение тока, протекающего через измерительную диагональ тензомоста, пропорционально приращению тока, протекающего через его питающую диагональ. Формула изобретенияУстройство для измерения сигналов тензомоста, содержащее четырехплечий тензомост, последовательно соединенные источник питания и датчик тока, первый выход которого соединен с первой вершиной диагонали питания текзомоста, йоследовательно соединенные блок управления и управляемый делитель напряжения, нуль-орган, синхронизирующие входы которого соедийены с дополнительными выходами источника пйтания; выход- - со входом блока управления. а источник питания, упоавляемый делитель напряжения, нуль-орган и блок управления соединены с общейшиной, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности за счет устранения температурной погрешности и повышения помехоустойчивости за счет шунтирования наводимых помех, оно снабжено последовательно соединенными формирователем сигнала коррекции и сумматором, выход которого соединен со вторым входом управ-. ляемого делителя напряжения, блокомсравнения, первый вход которого соединенчс выходом управляемого делителя капряже-ния, второй вход - через резистор со вторым выходом формирователя сигнала коррекции, третий и четвертый входы - с измерительными вершинами тензомостэ. а выход - со вторым входом нуль-органа второй выход датчика тока соединен со входом формирователя сигнала коррекции, второй выход источника питания соединен также со вторым входом сумматора, а вторая вершина диагонали питания тензомоста; формирователь сигнала коррекции, датчик тока, сумматор и блок сравнения соединены с общей шиной.,Бокарева Техред М,Моргентал Корректор Н,Ре Редак роиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарин аз 2492Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5