Устройство для измерения динамических деформаций

(22) Заявлено 05,12.80 (21) 3213165/25-28 54) М, Кл,з с присоединением заявки М 9(23) Приоритет 6 01 В 7/16 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытийДата опубликования описания 2310. 82(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙИзобретение относится к измерительной технике.По основному авт. св. Р 894340известно устройство для измерениядинамических деформаций, содержащееизмерительные каналы, каждый .из ко"торых выполнен в виде последователь"но соединенных источников тока, подключенного к источнику питания буферного резистора и усилителя, атакже генератор градуировочного на.пряжения, переключатель и разделительный трансформатор,Каждый из источников тока содер-.жит операционный усилитель, выход .которОго связан со входом эммитерного повторителя, выполненного набиполярном транзисторе и транзисторе, включенном в эмиттерную цепьтранзистора. Выход эмиттерного повторителя соединен с ннвертирующим вХодом усилителя. Неинвертирующие вхо-.ды усилителей связаны через вторичную обмотку разделительного транс-.форматора с одной иэ клемм общегодля источников тока опорного элемента, другая клемма опорного элементасоединена с общей шиной устройства,а первичная обмотка разделительноготрансформатора через переключатель соединена с генератором градуировочного напряжения. Ток питания тензорезистора устанавливается выбором постоянного напряжения опорно- го элемента (13Недостатком данного .устройства являетсй низкая чувствительность измерительных каналов при пониженном напряжении источника питания, к ко,торому подключаются буферные реэисто-. рые Целью изобретения является повышение чувствительности устройства, за счет обеспечения его работы при :.пониженном напряжении источника питания.Эта цель достигается тем, что каждый источник тока снабжен добавочным транзистором, токозадающим ре.зйстором и цепью смещения, образо" ванной полупроводниковым стабилитроном, подключенным к источнику пита-. ния, и балластным резистором, подключенным к общей шине, и соединенными между собой и с базой добавочного транзистора, эмиттер которого соединен через токозадающий резистор с источником питания, а коллек- ЗО тор - с тензорезистором.9 б 8594 При этом добавочный транзистор имеет структуру, обратную структуре основного транзистора.На чертеже изображена блок-схема устройства.Устройство для измерения динамической деформации содержит измерительные каналы, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных источников 1 тока, буферного резистора 2 и усилителя 3, подключенных к клеммам источника питания, генератор 4 градуировочного напряжения, переключатель 5 и разделительный трансформатор б. Каждый из источников 1 тока содержит операционный усилитель 7, выход которого связан с входом эмиттерного повторителя, выполненного на транзисторе 8, в эмиттерную цепь которого включен тензорезистор 9, эмиттер транзистора 8 дополнительно связан с инвертирующим входом усилителя 7 и коллектором добавочного транзистора 10, имеющего р-п-р-структуру, обратную и-р-и-структуре транзистора 8, База транзистора 10 подключена к цепи смещения в точке соединения образующих ее полупроводникового стабилитрона 11, подключенного к источнику питания, и балластного резистора 12, подключенного к общей шине устройства, а эмиттер транзистора 10 соединен через токозадающий резистор 13 с клеммой источника питания. 10(4) 35 Еп - Е - ОкЕЕ+5640 а ее максимальное зндет равно 5Ееак бачение Еп" Е - ОкэЕтаяк 1 + 545 где О . - минимально допустимоек эа 1 пзначение напряжения н коллекторе транзисто. ра 8.Сопротивление буферного резистра 2 равно где Еп55 0 чаетсяизмере 6 Неинвертирующие входы усилите- лей 7 связаны через, вторичную обмотку разделительного трансформатора б с одной из клемм общего, для источников 1 тока опорного элемента 14, другая клемма опорного элемента 14 соединена с общей шиной устройства, а первичная обмотка разделительного трансформатора б через переключатель 5 соединена с генератором 4 градуировочного напряжения. Ток питания тензорезистора 9 устанавливается выбором постоянного напряжения опорного элемента 14 и представляет собой сумму эммитерного тока транзистора 8 и коллекторного тока добавочного транзистора 10. Устройство работает следующим образом.Пред измерениями проводится градуировка всех измерительных каналов. Для этого градуировочное напряжение от генератора 4 градуировочного напряжения подается через переключатель 5 и разделительный транс" форматор б на неинвертирующие входы .операционных усилителей 7. Затем с помощью переключателя 5 генератор 4 градуировочного напряжения отклюи начинается рабочий процессния динамических деформаций. выходной сигнал измерительного канала определяется выражениемОых1 йбЕ 55, (1) где 5 - чувствительность тензорезистора 9.;5 - коэффициент усиления усилителя 3;й - сопротивление буферного резистора 2;3 - ток питания тензорезистора 9;- относительная деформация.Чувствительность измерительного канала определяется выражением 15 1- .ф" - ЭЙ 65 (2) где ьб " изменение входной измеряе"мой величины относительной деформацииЬОЬк - изменение сигнала измерительной, информации на выходе устройства, соответствующее изменению дб входнойвеличины.Принимая во внимание, что входящее в выражение (2) сопротивление буферного резистора 2 удовлетворяет соотношение де Е - постоянное напряжениеточника питания;,О з - напряжение на коллекткэтранзистора 8,ыражение для чувствительностиерительного канала приобретае Еп" Е - Окэ(б)13 Т иТ-постоянное напряжение источ"ника 1 питания; - постоянное напряжение опорного элемента 14; - напряжение на коллекторетранзистора 8; - ток питания тензорезистора 9; - отношение эммитерного тока 3 основного транзистора 8 к току 3 питания тензорезис тора 9,(8) где Ос - напряжение стабилизациистстабилитрона 11;Озк - падение напряжения на переходе эммитер - база добавочного транзистора 10;.Вт - .сопротивление.токозадающего резистора 13.Принимая во внимание, что выходной сигнал измерительного канала оп.ределяется выражением (1), чувствительность измерительного канала с учетом выражений (2) и (6) можно записать как Еп - Е "Ока 5 5 (9),а- +5, - У1а ее максимальное значение 5 Ерав- но Е - Е - Окапно 5 5 (10 в+56 5 1 Ф(7)1+32где Э - коллекторный ток добавочного транзистора 10.В свою очередь, коллекторный ток цобавочного транзистора 10 устанав-ливается с помощью токозадающего резистора 13 согласно условию Как следует из сравнения выражений (5) и (10)чувствительность изме-рительного канала повышается в .1+ 5 Е5 5 Етах и + 56а к раз . (11)таким образом, предлагаемое устройство обладает высокой чувствительностью измерительных каналов,которая гарантирует нормальную раО боту устройства при понижении напряжения источника питания.Формула изобретенияУстройство для измерения динамических деформаций по авт.св. В 894340,15 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения чувствительности,каждый источник тока снабжен добавочньм транзистором, токозадающимрезистором и цепью смещения, образованной полупроводниковым стабилитроном, подключенным к источнику питания, и балластным резистором, подключенным к общей шине, и соединен"ными между собой и с базой добавоч ного рнзитор, эммитер которогосоединен через токозадающий рЬзис"тор с источником питания, а коллектор - с тензорезистором,2. Устройство по п. 1, о т л и.ч а ю щ е е с я тем, что,добавочный транзистор имеет структуру, обратную структуре основного транзистора,Источники информации,принятые во внимание при экспертизеЗз 1. Авторское свидетельство СССРР 894340, кл. 6 01 В 7/16, .1980.