Устройство для измерения массы в условиях вибропомех

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 111 970126(51 М Кп з 01 ( 23./36 Государственный комитетСССР во делам изобретений и открытий(71) Заявитель 154 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КАССЫ В УСЛОВИЯХВИБРОПОИЕХ 25 Изобретение относится к весоизмерительной технике.Известно измерительное устройство для измерения веса при наличии динамической помехи, содержащее следящий автокомпенсатор с фазочувствительным нуль-органом и реверсивным счетчиком, поразрядно связанным с декодируюврсл преобразователем. 10для повышения точности измерения устройство содержит управляемые анализаторы уровней, цепочку одновибраторов и дополнительный счетчик ( 1.Недостаток устройства заключается в необходимости замедления скорости слежения за сигналом, т.е. в неудовлетворительном быстродействии.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения массы в условиях вибропомех, содержащее упругий элемент с емкостным преобразователем, подключенньм к мостовому измерителю емкости, соединенному с генератором питания, и нуль-индикатор 12 .Основньэл недостатком известного устройства является то, что оно дает неполную компенсацию вибропомех, и кроме того, требует всякий раз подстройки при изменении температуры. Это обусловлено тем, что упругий элемент идифференцнальный манометр соединены последовательно через разъем. ные соединения (штанги) и жидкость дифференциального манометра, что создает дополнительные погрешности из-за механических соединений, а так. же из-за температурной зависилости коэффициента вязкости жидкости.Цель изобретения - повышение точности измерения массы.Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены фазовый детектор, две схемы накопления и дифференциальный усилитель, причем входы фазового детектора подключены к выходу мостового измерителя емкости и к выходу генератора питания, выходы фазового детектора подключены к входам схем накопления, а выходы схем накопления " к входам дифференциального усилителя, выход которого подключен к входу нуль-индикатора.На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства,Устройство содержит упругий элемент 1 с емкостным преобразователем 2, мостовой измеритель 3 емкости, генератор 4 питания, подключенныйк мостовому измерителю 3 емкости фазовый детектор 5, выходы которого включены в диагональ мостового измерителя емкости 3 и к выходу генератора 4, схемы б и 7 накопления, входы которых подключены к выходам 5 фазового детектора 5, дифференциальный усилитель 8, к выходам которого подключены выходы схем 6 и 7 на копления, а выход подключен к входу нуль-индикатора 9, 1 ОУстройство работает следующим образом.При измерении массы деформация упругого элемента 1 преобразуется в пропорциональное измерение емкости С емкостного преобразователя 2,В случае помех вибрационного характера, поступаюцих со стороны основания или подвеса весов либо возникающих вследствие раскачивания груза, возникают колебания упругого элемента 1 относительно положения его статического равновесия, и измеряемый мостовым измерителем 3 емкости параметр С оказывается модулированным сигналом вибропомехи, т.е, происходит изменение емкости, равноеС=СфдС,где С - емкость, соответствующаяста тической составляющей ЗОнагрузки;6 С - максимальное приращениеемкости, соответствующеединамической составляющейнагрузки, 35и на экране нуль-индикатора 9 появляется нестационарный сигнал с изменяющейся с частотой помехи) ампли.тудой. Вследствие этого установитьломент равновесия измерителя 7 емкости не представляется возможным,что приводит к резкому снижению точности измерений.Сигнал помехи имеет гармоническийхарактер и изменяется относительнозначения С от нуля до максимальногозначения +д С. Если мостовая схемауравновешена полностью, то приращение +ХС увеличивает емкость и появляется разбаланс в одном плече мостового измерителя 3 е лкости, призначении приращения - Д С,емкостьуменьшается и появляется разбалансв противоположном плече,Так как значение емкости С ,соответствующее измеряемой массе, 55в сотни раз превышает максимальнуюамплитуду вибропомехи ЮС, то вначальный момент уравновешиваниявлияние помехи совершенно не сказывается, изменение фазы выходного сиг 60нала не происходит, что позволяетпроизводить уравновешивание мостового измерителя 3 емкостиСигнал с мостового измерителя 3емкости поступает на фазовый детек -тор 5; Так как Фазы несущей частотысигналов с генератора 4 и диагоналимоста измерителя 3 совпадают, тосигнал без детектирования по фазепоступает на схему 7 накопления, гдезапоминается, Со схемы 7 накоплениясигнал поступает на первый входусилителя 8. На второй вход усилителя8 поступает нуль, т.е. сигнал безизменения поступает на нуль-индикатор 9, где фиксируется состояниеравновесия мостового измерителяемкости.По мере уравновешивания мостовойсхемы значение емкости приближаетсяк значениюС = Сх-дс,При переходе этого значения емкостипоявляются пульсации, так как амплитуда импульсов помехи становится соизмерима с неуравновешенным сигналомот статической составляющей нагрузкии импульсы раэбаланса переходят через момент равновесия схемы иэ одного плеча в противоположное. С диагонали мостового измерителя 3 снимаются импульсы с амплитудой О и О .Амплитуда импульса О соответствуетразбалансу в одном плече моста, аамплитуда 0,2 - разбалансу в противоположном плече. Разница ЬО = О-Осоответствует статической составляющейнагрузки и, следовательно, равновесиемостовой схемы наступит при равенстве амплитуд импульсов О = ОПри переходе илпульса разбалансачерез ".ломент равновесия схемы несущая импульса разбаланса изменяет Фазуна 180 по отношению к опорному сигналу генератора 4.Таким образом, на фазовый детекторпоступают импульсы разбаланса с периодически из;леняющейся фазой, Фазовыйдетектор 5 разделяет жлпульсы раэбалан.са и посылает илпульсы с фазой Ч=ф 900и амплитудой Чл на схему 7 накопления,а с Фазой Ф: - 90 и амплитудой Чнасхему 6 накопления, где происходит ихзапоминание,Со схем 7 и б накопления соответственно сигналы Чл и Ч поступают навходы дифференциального усилителя8, с выхода которого разница ь О поступает на нуль-индикатор 9 без пульсаций, и происходит дальнейшее уравновешивание мостового измерителя 3 емкости до полного равновесия,Таки л образом, работа устройствасводится к следующему.Сигнал вибропомехи с неуравновешенной частью сигнала, соответствующего статической составляющей нагрузки импульсы разбаланса с периодически изменяющейся фазой),разделяетсяс помощью Фазового детектора. Разделенные по фазе жпульсы поступаюткаждый на свою схему накопления взависимости от фазы снимаемого сигформула изобретения Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 619800, кл. (Ь 01 О 9/00, 1977.2. Авторское свидетельство СССРР 440563, кл. 8 01 0 7/00, 1972(прототип) нала, где происходит их запо.линание.ЗафИксированные сигналы поступаютна дифференциальный усилитель и поразнице сигналов, соответствующейнеуравновешенному разбалансу, производят уравновешивание мостового 5измерителя елкости. При поступлениина оба входа дифференциального усилителя одинаковых по амплитуде сигналов помехи с выхода снимается нуль,так как полностью уравновесили неурав новешенную часть сигнала, соответствующего статической составляющей нагрузки.Использование новых элементов(фазового детектора, двух схем накопления и усилителя с дифференциаль.ным входом) выгодно отличает предлагаемое устройство от прототипа, таккак исключается составляющая погрешности, обусловленная механическимисоединителями и температурной зависимостью коэффициента вязкости жидкости дифференциального манометра,значительно улучшается работа устройства на инфранизких (порядка единиц герц) частотах вибропомехи,что в прототипе не реализуетсявследствие гидравлической связи припередаче вибраций.В предлагаемом устройстве погрешность от вибраций существенно снижа- ЗОется, так как с помощью Фазового детектора производится селекция импульсов помехи и фиксация их с помощью схем накопления, а затем сигналы вычитаются на усилителе с дифференциальным входом, и сигнал с вы"хода усилителя является полезнойсоставляющей, по которому и проиэводится точное уравновешивание мостового измерителя емкости.Перечисленные преимущества позволяют использовать предлагаемое устройство в народном хозяйстве для измерения массы в условиях внбропомех с повышенной точностью, что и обуславливает экономический эффект. Устройство для измерения массы в условиях вибропомех, содержащее упругий элемент с е.лкостным преобразователем, подключенным к мостовому измерителю емкости, соединенному с генератором питания, и нуль-индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены Фазовый детектор, две схемынакопления и дифференциальный усилитель, причем входы фазового детектора подключены к вы- ходУ мостового измерителя елкости и к выходу генератора питания, выходы Фазового детектора подключены к входам схел накопления, а выходы схем накопления - к входам дифференциального усилителя, выход которого подключен к входу нуль-индикатора .970126 Тираж 673 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, 3-35, Раутдская наб., д. 4/5