Тензометрический преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕОЪ БЛИК 4411 4 19) д 1) 4 С 01 В 7/16 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИн двторСНОью СвидетельСтвМ 1,21) 1 22) 46) 4240246/2506,05,8730,11.88.МосковскииостроенияН.Н. Грач юл. У 44 институт ктронн аши 72) Л,Н Уст ечиев,в и И.В,Цири Б,В, (53) (56) кие и чин. Петров, В.В.531.781.2( 08 Туричин А,И. змерения неэл М.-Л.: Знерг тент Великоб 0127/22, ТЕНЗОМЕТРИЧЕ.8)и др. Электричес ектрических вели ия, 1966, с. 580.итании Р 1489760 1977,КИЙ ПРЕОБРАЗОВА(54) ТЕЛЬ (57) тель зова Изоб ение относится к измериике и может быть использмерения деформаций в сива ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ машиностроительных конструкциях.Цель изобретения - повышение точности за счет увеличения отношения сигнал/шум на выходе тензометрическогопреобразователя. Устройство обеспечивает оптимальный уголотсечки (уголзамкнутого состояния двухканальногокоммутатора 3), при котором отношениесигнал/шум на выходе устройства имеет максимальное значение., Значениеэтого угла совпадает со значениемдля случая детерминированныхпомех с заданной точностью, Регулируяпорог срабатывания компараторов 11,2, можно точно установить оптимальный угол отсечки Ы, 1,мощность помехи при этом снижается в 3-5 раз.4 ил, 1441184Изобретение относится к измери.тельной технике и может быть использовано для измерения деформаций вмашиностроительных конструкциях.Целью изобретения является повышение точности за счет увеличения отношения сигнал/шум на выходе тензометрического преобразователя,На фиг. представлена структурнаясхема тенэометрического преобразователя; на фиг. 2 - временная диаграмма; на фиг. 3 - зависимость отношения сигнал/шум от угла отсечки ; нафиг. 4 - выходная спектральная плотность.Тенэометрический преобразовательсодержит последовательно соединенныетензомост 1, дифференциальный усилитель 2, двухканальный коммутатор 3, 20сумматор 4, фильтр 5 низких частоти регистратор 6, последовательно соединенные фазовращатель 7, формирователь 8 импульсов, два канала управления, каждый из которых выполнен в 25виде последовательно соединенных интеграторов 9, 10 и компараторов 11,12 соответственно с управляемым порогом срабатывания, генератор 13 синусоидальных.колебаний, соединенный с 30диагональю питания тензомоста 1, выходы компараторов 11, 12 соединены суправляемыми входами двухканальногокоммутатора 3, а вход фазовращателя7 соединен с выходом генератора 13синусоидальных колебаний. Тензометрический преобразователь работает следующим образом.С измерительной .диагонали тензомоста 1 сигнал, имеющий частоту, равную частоте задающего генератора 13 с аддитивными помехами случайного и детерминированного характера, обусловленными собственными шумами тензо резисторов тензомоста 1 и внутри - внесистемными электромагнитными наводками, поступает на дифференциальный усилитель 2 (фиг.2, зависимость 14, для ясности изложения изображена в виде синусоиды основной частоты), С выхода генератора 13 синусоидальных колебаний опорное напряжение переменной час;оты поступает на диагональ питания тенэомоста 1 и на вход фазовращателя 7. После предварительного усиления дифференциальным усилителем 2 сигнал поступает на двухканальный коммутатор 3. С выхода фазовращателя 7 (кривая 15 на фиг, 2 опорный сигнал, сдвинутый на 90 поступает на Формирователь 8 импульсов, который формирует две противофаэные последовательности меандров 15, 16, изображенные на фиг.2. С выхода формирователя 8 опорные сигналы в виде меандров поступают на интеграторы 9 и 10, где происходит формирование двух последовательностей пилообразных напряжений (зависимости 17, 18 на фиг.2), С выходов интеграторов 9, 10 пилообразные напряжения .поступают на компараторы 11, 12 с регулируемым порогом срабатывания. Изменяя величину порога срабатывания компараторов 1 и 12, на их выходе образуются последовательности прямоугольных импульсов, скважность которых меняется в зависимости от величины порога срабатывания компараторов 11 и 12, Диапазон изменения скважности характеризуется углом отсечки(позиция 9 на фиг.2), а длительность импульсов - величиной Ч, (зависимости 20, 21 на Фиг. 2). Таким образом, компараторы 11, 12 обеспечивают формирование последовательностей опорных импульсов с регулируемой длительностью, характеризуемой углом отсечки. Сформированные последовательности импульсов с выхода компараторов 11, 12 поступают на управляемые входы коммутатора 3, Аналоговый коммутатор 3 формирует выборки измерительного сигнала (кривые 22, 19 на фиг. 2), которые затем суммируются с помощью сумматора 4, Далее сигнал поступает на фильтр 5 низких частот, который осуществляет формирование среднего арифметического значения, регистрируемого регистратором 6. В предлагаемом устройстве угол отсечки (угол замкнутого состояния двухканального коммутатора 3) е =О. Для случая детерминированных помех, воздействующих на входной контур дифференциального усилителя 2 и контур тензомоста 1, а также искажений сигнала при аддитивном воздействии разложение вектора коммутации управляющего опорного сигнала, поступающего. с выхода регулируемых компараторов 11, 12 (кривые 20, 22 на фиг.2) в ряд Фурье имеет вид:4 1У(1)= - У,- соз 1 А зп 1 оА, (1)(8) где о - угол отсечки;- частота опорного сигнала;У(С) - амплитуда опорного сигнала.Выходная величина (зависимость 22, фиг,2) пропорциональна произведению5 входного измеряемого сигнала Ц(С) и вектора коммутации У(С), следовательно, свойства предложенного устройства определяются вектором коммуПостоянная составляющая выходного5 сигнала, выделяемая фильтром 5, имеет вид;Ч-=: У Х -- сояисоя Ч;. (4)4 ЧЛ ;:к:,ьОтношение сигнал/шум на выходе устройства определяется .выражением;4(т У )-соя 1 мсояУ 25ф к =с,3,5Графическая зависимость отношения сигнал/шум от угла отсечки представлена на фиг. 3. Из графика фиг.3 видно, что существует оптимальный угол отсечки, при котором отношение30 сигнал/шум на выходе устройства имеет максимальное значение. Регистрация сигналов при наличии помехи типа "Белый шум" обусловлена тепловыми шумами тензорезисторов тенэомоста 1 35 где Ч - амплитуда входного сигнала.Анализ выражения (8 ) показывает существование оптимального угла от сечки ф( С при котором отношение сигнал/шум на выходе устройства имеет максимальное значение. Значение этого угла совпадает со эйачением 4 С для случая детерминированных помех с заданной точностью. Регулируя порог срабатывания компараторов 11, 12, можно точно устанавливать оптимальный угол отсечки =Г, На фиг.4 представлены выходные спектральные характеристики устройств с углом от 55 сечки( = Л (зависимость 24 на фиг.4) и 1 =-( 1,С (зависимость 25 на фиг.4). Иэ фиг.4 видно, что в предложенном тации. В заявляемом устройстве используется преобразование з оба полупериода входного измеряемого сигнала, Представим входной сигнал ц(С) в виде ряда Фурье:Ц(С):Ч,+Е: Чзп(ЬС+Ч)(2)- Выходной сигнал сумматора 4 имеет вид: где К(0) - передаточная характеристика фильтра 5;Ц,(С) - выходной сигнал в видешума со спектральнойплотностью,Спектральная плотность выходного сигнала Б (ог) при наличии на входе широкополосного стационарного шума с плотностью Б (ш) определяется выражением: 2 ОР 4 У,) соя (21+ )1 Б 4) - У и,ту + , (21+ 2Отношение сигнал/шум на выходе уст -ройства будет иметь вид; устройстве при использовании оптимального угла отсечки мощность помехи снижается в 3-5 раз (сплошные криг вые 25) по сравнению с углом М = Я (пунктирные кривые 24), Полезный сигнал 25 при этом практически не ослабляется. Формула изобретения Тензометрический преобразователь, содержащий тензомост, генератор синусоидальных колебаний, соединенный с диагональю питания тенэомоста, дифференциальный усилитель, вход которого соединен с измерительной диа 5 14411 гональю тенэомоста, а также последовательно соединенные фильтр нижних частот и регистратор, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности эа счет увеличения отношения сигнал/шум, он снабжен последовательно соединенными двухканальным аналоговым коммутатором и сумматором, последовательно соединенными фазовращателем и формирователем опорных импульсов, двумя каналами управления, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных интегратора и регулируемого компаратора, выходы регулируемых компараторовсоединены с управляющими входамидвухканального аналогового коммутатора, а его информационные входы соединены с выходом дифференциального усилителя, выход сумматора соединен свходом фильтра низких частот, входфазовращателя соединен с выходом генератора синусоидальных колебаний, авход каждого интегратора соединен ссоответствующим выходом формирователя опорных импульсов.1441184 Рс 1 Рш Я О Я гп уа я ба ю Ю 5 Е, Щелинаннч Составите Техред М. ХоКорректор Л. Пил Редактор М. к е Каз 6275/42 Тираж 680 сное и ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 035, Москва, Ж, .Раушская наб., д, 4