Тензометрическое устройство

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕДВСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик п 970089(1) М. Кл.з С 01 В 7/16 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Л.А,Галкин, Ю.А.Скрипник и В.И.Скрипник 1) Заявител 54) ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО является повыний.тигается тем,устройстрабочимисторамиряжения,включающимиитель частотыа также цифро" во, сои ком- генеключиаждд Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения деформаций материалов и изделий.Известно устройство, содержащее тенэометрический мост, питающийся от источника импульсного напряжения, усилитель, схему сравнения, ограничитель и дифференциальную цепь с включенными на ее входе двумя одинаковыми интегрирующими емкостями, первые выходы которых подключены к общей точке, а два других коммутируются управ- ляемыми электронными ключами 1).Применение импульсного питания тенэометрического моста исключает влияние дрейфа нуля усилителя, включенного на выходе тенэомоста, на точность измерения деформации. Однако нестабильность и нелинейность параметров тенэореэистора, а также нестабильность параметров мостовой схемы снижают точ- . ность измерений.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является тенэометрическое устройство, содержащее тензомост с рабочим и компенсационным тензорезисторами, генератор переменного напряжения, ключи с цепями управления,включающими каждая триггерный делитель частоты и два одновибратора, а также цифровой миллиамперметр и интегратор 2).Введение в измерительную схему ин тегратора и ключей, коммутирующих ин тегрирующую емкость, а также применение двухполярного питания тензомоста позволяет исключить влияние на результат измерения нестабильности параметров и дрейфа нуля усилителя тензометрического моста, однако изменение чувствительности моста,обусловленное нестабильностью его параметров., и здесь приводит к значительным погрешностям. Кроме того, неодновременное включение-выключение ключей, переключающих интегрирующую емкость, вносит дополнительную погреш ность в измерения. Целью изобретениящение точности измерУказанная цель дочто тензометрическоедержащее тензомост спенсационным тензорератор переменного нас цепями управления,к ая триггерный дели ва одновибратора, 970089вой миллиамперметр и интегратор,снабжено трансформатором с тремя выход.;ыми обмотками, первая из которыхвыполнена со средней точкой и витками, зашунтированными конденсатора"ми емкости, и подключена к диагонали питания тензомоста, последовательно подключенными к выходной диагонали тензомоста избирательным уси"лителем и"фазочувствительным выпря 10 мителем, соединенным с второй выходной обмоткой трансформатора, делителем напряжения, вход которого подключен к выходу фаэочувствительноговыпрямителя через первый. ключ, а выход - к входу интегратора, дифферен-,15циальным усилителем, неинвертирующийвход которого соединен с выходом интегратора, а инвертирующий, вход через второй ключ - с выходом фазочувствительного выпрямителя, время импульс.ным преобразователем, подключенным 20 входом к выходу дифференциального усиченным в диагональ питания тензомоста,выход второгоодновибратора соединен с с генератором, а входы обоих одновибраторов подключены к соответствующим выходам триггерного делителя частоты, вход которого соединен с третьей выходной обмоткой трансформатора.На чертеже представлена блок-схема тензометрического устройства,35 тензометрическое устройство содер" жит тензомост 1 с рабочим тензорезистором 2 и компенсационным тензо-. резистором 3, генератор 4 переменного напряжения, ключи 5-7 с цепями управления. включающимикаждая триг 40 герный делитель 8 частоты и два одновибратора 9 и 10, а также циФровой 45миллиамперметр 11 и интегратор 12.Кроме того, устройство снабжено трансформатором 13 с тремя выходными обмотками 14-16, Обмотка 14 выполненасо средней точкой и витки ее зашунтированы конденсаторами 17 и 18 емкости и подключены к диагонали тензомоста 1К выходной диагонали моста по"следовательно подключены избирательный усилитель 19, фазочувствительный выпрямитель 20, который соединенс обмоткой 15 трансформатора 13Устройство также содержит делитель21 напряжения, вход которого подключен к выходу фазочувствительного выпрямителя 20 через ключ 5, а выход - фк входу интегратора 12, дифференциальный усилитель 22, неинвертирующий вход которого соединен с выходоминтегратора 12, а инвертирующий входчерез ключ б - с выходом фазочувст 65 лителя, выход которого через третийключ соединен со средней точкой первой выходной обмотки трансформатора 25выход первого одновибратора соединенс цифровым миллиамперметром, вклювительного выпрямителя 20, время- импульсный преобразователь 23, подключенный входом к выходу дифференциального усилителя 22, а выходом через ,ключ 7 соединен со средней точкой выходной обмотки 14 трансформатора 13, а выход одновибратора 9 соединен с цифровым: миллиамперметром 11,включенным в диагональ питания тензомоста 1. Выход одновибратора 10 соединен с интегратором 12, и входы одновибраторов 9 и 10 подключены к соответствующим выходам триггерного делителя 8 частоты, вход которого соединен с обмоткой 16 трансформатора 13.Тензометрическое устройство работает следующим образом.Рабочий тензорезистор 2, закрепленныйна объекте, деформация кото" рого измеряется, изменяет свое сопротивление, изменение сопротивления тензорезистора 2 вызывает разбаланс тензомоста 1, выходное напряжение которого усиливается усилителем 19 и выпрямляется Фазочувствительным выпрямителем 20, подается через первоначально замкнутый ключ 5 и делитель 21 напряжения на вход интегратора 12, работающего в режиме аналоговой памяти, где и запоминается. Коэффициент деления делителя 21 напряжения выбирается равным отношению коэффициентов относительной тензочувствительности тенэореэистора 2 при температуре измерения и температуре подогрева. После переключения триггерного пелителя 8 частоты ключи 6 и 7 замыкаются, а ключ 5 размыкается. При этом на инвертирующий вход дифференциального усилителя 22 подается выходное напряжение фазочувствительного выпрямителя 20, а .на неинвертирующий вход усилителя 22 воздействует напряжение, запомненное интегра- . тором 12. Усиленное разностное напряжение с выхода дифференциального усилителя 22 поступает на времяимпульсный преобразователь 23, где преобразуется в последовательность импульсов постоянной амплитуды и регулируемой длительности, При замкнутом ключе 7 импульсное напряжение через витки первой выходной обмотки 14 трансформатора 13 подается в диагональ питания мостовой схемы 1, вызывая нагрев рабочего тензорезистора 2 и вспомогательного тензореэистора 3. Нагрев тензорезисторов, в свою очередь, изяеняет выходное напряжение моста, которое в конечном итоге изменяет параметры импульсного тока.установившееся значение среднего тока измеряется цифровым миллиамперметром 11 после прихода на его управляющий вход импульса разрушения с эадержкой, создаваемой одновибратором 9. Время задержки одновибратора 9 выбрано несколько большим времени нагрева тенэорезистора 2,После следующего переключения делителя 8 частоты ключ 5 вновь заьыкается, а ключи 6 и 7 размыкаются. Одновременно импчльсом одновибратора 9 происходит перевод интегратора 12 в исходное состояние. Длительность импульса одновибратора 10 выбирается несколько большим вре мени охлаждения тенэорезистора 2. После этого цикл измерения повторяется, Новому значению измеряемой деформации соответствует другое показание миллиамперметра.Тензометрическое устройство позволяет повысить точность измерений за счет исключения влияния нестабильности паоаметров дифференциального усилителя и времяимпульсного преобразователя и уменьшения влияния непостоянства параметров тенэооезисторов на точность измерений.Формула изобретенияТензометрическое,устройство, содержащее тенэомост с рабочим и ком пенсационным тензорезистором, генератоо пеоеменного напояжения,ключи с цепями управления, включающими каждая триггерный делитель частоты и два одновибратора, а также цифровой миллиамперметр и интегратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено трансформатором с тремя выходными обмотками, первая из которых выполнена со средней точкой ивитками, зашунтированными конденсаторами емкости, и подключена к диагонали питания тензомоста, последовательно подключенными к выходнойдиагонали тензомоста избирательнымусилителем и фазочувствительным выпрямителем, соединенным с второй выходной обмоткой трансформатора, делителем напряжения, вход которого10 подключен к выходу фаэочувствительного выпрямителя через первый ключ, авыход - к входу интегратора, дифференциальным усилителем, неинвертирующий вход которого соединен с выходом15 интегратора,а инвертирующий вход через второй ключ в .с выходом фазочувст"вительного выпрямителя, времяимпульсным преобразователем, подключеннымвходом к выходу дифференциального20 усилителя, выход которого через третий ключ соединен со средней точкойпервой выходной обмотки трансформатора, выход первого одновибраторасоединен с цифровым миллиамперметром,р 5 включенным,в диагональ питания тензомоста, выход второго одновиб 6 атора соединен с интегратором, а входыобоих одновибраторов подключены ксоответствующим выходам триггерногоделителя частоты, вход котооого соединен с тоетьей выходной обмоткойтрансформатора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР:З 5 У 468081, кл. 6 01 В 7/16, 1973.2. Авторское свидетельство СССР9 572643. кл, С 01 В 7/16, 1975илиал ППП "Патент", г. Ужгооод. ул, Проектная, 4 67/46 Тираж 614 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Рауш