Способ измерения приращений сопротивления тензорезисторов

/О П И С А Н И Е и 746299ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советски кСоциалистическихреспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУДата опубликования описания 07.07,80(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПРИРАЩЕНИЙ СОПРОТИВЛЕНИЯ ТЕНЗОРЕЗИСТОРОВ Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в электротензометрии.Известны способы измерения приращенийсопротивления тензореэисторов, основанные наизмерении усиленного выходного напряжении5мостовой цепи, состоящей из одного или нескольких тензорезисторов (11, В этих способахмостовую цепь питают постоянным током илипеременным, напряжение питания мостовой це 1 Опи поддерживают постоянным, а выходноенапряжение мостовой цеби усиливают и затемизмеряют. Амплитуда усиленного напряженияпропорциональна приращению сопротивленийтенэорезисторов, а полярность или фаза соответствуют знаку приращений, Таким образом,измеряя усиленное напряжение мостовой цепи,получают информацию о величине приращенийтензорезисторов,зеИзвестные способы имеют невысокую чувствительность мостовой цепи и существенное влияние изменений коэффициента усиления на результат измерений,Известен способ повышения чувствительности мостовой цепи путем питания мостовой тензореэисторной цепи импульсным найряжением. В этом способе тензорезнсторный мост питают прямоугольными импульсами, которые формируют с помощью ключевого устройства и источника постоянного напряжения. Выходное напряжение мостовой цепи усиливают и измеряют амплитуду усиленных импульсов. В мостовой цепи имеются реактивности, котбрые при импульсном питании создают переходный процесс в выходном напряжении мостовой цепи. При этом, для повышения точности измерения амплиТуду выходного импульса измеряют по окончании переходного процесса в мостовой цепи 21. Этому способу присущи недостатки, снижающие точность измерения. Во-первых, нестабиль-ность параметров ключа, т. е. изменение его сопротивления в открытом и закрытом состояниях влияют на результат измерения изменением на прнжения на диагонали питания моста, Во.вторых, изменение коэффициента усиления усилителя746299 4 3напряжения разбаланса также снижает точностьизмерения.Целью изобретения является повышениеточности измерения.Указанная цель достигается за счет того,что в способе измерения приращений сопротивления тензорезисторов, включающем преобразование постоянного напряжения питаниямостовой цепи в импульсное, усиление напря.жения выходной диагонали мостовой цепи иизмерение амплитуды напряжения выходнойдиагонали мостовой цепи, из постоянного на.пряжения питания мостовой цепи вычитаютнапряжение, пропорциональное текущему значе.нию напряжения переходного процесса в выходной диагонали мостовой цепи, значение напряжения переходного процесса в выходной диаго.кали мостовой цепи выбирают на линейномучасткд функции напряжения переходного про.цесса в выходной диагонали мостовой цепии поддерживают постоянным в течение периодаповторения импульсов питания, при этом ин.тервал времени между началом импульсапитания и моментом выбора напряжения, пропорционального напряжению переходного процесса в выходной диагонали мостовой цепи,поддерживают постоянным,Предлагаемый способ реализуется в устройстве, схема которого приведена на фиг, 1; временные соотношения в интервале действия импульса показаны на фиг. 2,Устройство состоит из источника 1 постоян.ного напряжения, дифференциального усилителя 2 с высоким входным сопротивлением,ключа 3, мостовой цепи 4, усилителя 5 разбаланса, выходного ключа 6 с выходной емкостью 7, ключа 8 с запоминающей емкостью9 и генератора 10 тактовых импульсов. Источник 1 связан с неинвертирующим входом,а емкость 9 с инвертирующим входом дифференциального усилителя 2, причем выход дифференциального усилителя 2 через ключ 3связан с мостовой цепью 4, в измерительнуюдиагональ которой включен усилитель 5разбаланса. Выход усилителя 5 через ключи6 и 8 связан соответственно с емкостью 7 и9. Выходы генератора 10, формирующего им.пульсы для открывания ключей 3, б и 8,связаны со входами этих ключей,Устройство работает следующим образом,Ключ 3, периодически открываемый импульсами генератора 10, прикладывает выходное напряжение дифференциального усилителя2 к питающей диагонали мостовой цепи 4,формируя при этом импульсы питания, амплитуда которых пропорциональна разности пос.тояниого напряжения от источника 1 и напряжения на емкости 9, Выходное напряжениеусилителя 5, пропорциональное измеряемому 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 приращению и напряжению питания мостовойцепи 4, имеет вид, показанный на фиг. 2 исостоит из напряжения, пропорционального на. пряжению переходного процесса в измерительной диагонали мостовой цепи и уста. новившегося значения амплитуды импульса.Напряжение переходного процесса, определяемое реактивностями моста на линейном участ. ке переходного процесса, имеет текущее зна. чение в момент т 1, значительно превышающее и практически не зависящее от установившейся амплитудъ импульса разбаланса,.Установившееся значение, пропорциональное измеряемому приращению, фиксируют на емкости 7 путем кратко. временного открытия ключа 6 под действием импульса с генератора 10, подаваемого на ключ 6 в момент времени тз. Прн этом емкость 7 заряжается до величины выходного напряжения усилителя 5. При подаче на ключ 8 коротких импульсов в момент времени т, емкость 9 заря. жается до напряжения, пропорционального текущему значению напряжения переходного про. цесса в измерительной диагонали мостовой цепи 4, и зто напряжение сохраняется в течение периода импульсов питания. Интервалы времени между импульсами открывания ключей 3, 6 и 8 поддерживаются постоянными в генераторе 10.При постоянном значении приращений сопротивления мостовой цепи 4 и уменьшении коэффициента усиления усилителя 5 разбаланса выходное напряжение в момент времени т, умень. шается, и уменьшается напряжение на емкое. ти 9. Это приводит к увеличению напряжения на входе усилителя 2 и увеличению напряже. ния питания мостовой цепи 4. Таким образом, к моменту Ф, выходное напряжение усилителя 5 будет практически таким же, как и до изменения коэффициента усиления, что и скомпенсирует погрешность от изменения коэф. фициента усилителя 5 разбаланса. При умень. шенин сопротивления ключа 3 в открытом состоянии или при увеличении коэффициента усиления усилителя 2 происходит увеличение напряжения питания мостовой цепи 4 к моменту времени т, и увеличению напряжения на емкости 9. Это приводит к тому, что в момент времени т за счет уменьшения входного напряжения дифференциального усилителя 2 уменьшается напряжение питания .мостовой цепи 4 и тем самым восстанавливается выход. ное напряжение на выходной емкости 7. С другой стороны, изменение приращений сопротивлений тензорезисторов вызывает изменение выходного напряжения на емкости, что и позволяет однозначно определять их величину,Таким образом, за счет формированияпитающего напряжения мостовой тензорезисторной цепи из разности постоянного напряжения и напряжения, пропорциональногоСпособ измерения приращений сопротивления тензорезисторов, включающий преобразо. вание постоянного напряжения питания мостовой цепи в импульсное, усиление напряжения выходной диагонали мостовой цепи и измере. ние амплитуды напряжения выходной диагонали мостовой цепи, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьпдения точности измере-ния, из постоянного напряжения питания мостовой цепи вычитают напряжение, пропорциональнапряжению переходного процесса по выше. изложенному способу, повышается точность измерения путем устранения влияния песта. бильностей параметров функциональных узлов моста. Формула изобретения 746299 ьнос текущему значению напряжения переход.ного процесса в выходной диагонали мостовой цепи, значение напряжения пер ходногопроцесса в выходной диагонали мостовой цепивыбирают на линейном участке функции напряжения переходного процесса в выходной диаго.пали мостовой цепи и поддерживают постояннымв течение периода новгорсния импульсов питания, при этом интервал времени между началом импульса питания и моментом выборанапряжения, пропорционального напряжению переходного процесса в выходной диагонали мостовой цепи, поддерживают постоянным.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Шушкевич В. А, Основы электротензометрии, Минск, "Высшая школа", 1975, с. 08.2. Хорна О. Тензометрические мосты. М.,Госэнергоиздат, 1962, с. 205,746299 Составитель И. БахтииТехред О. Андрейко Ахмед тор а Тираж арственного изобретений Ж, Раушссное КИПИ по 13035, Мжгород, ул; Проекты филиал ППП "Патент 4 Заказ 3931/ Госуд делам сква,1019комитета СС и открытий ая наб., д, 4/5