Тензометрическое устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) О 1) 41 А 01 В 7/6 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ф-лы ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР Н АВТОРСМОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности кустройствам для измерения сигналовтенэометрических датчиков, Цельизобретения - повышение точности.Цель достигается за счет уменьшения случайной и аддитивной составляющих погрешности, учета падениянапряжения вдоль линии связи и снижения при многоточечных измеренияхсинфазных помех, Для этого устройство снабжено двумя однотипными усилителями мОщнОсти каждый из которых состоит из инвертора 9 или 11и повторителя 10 или 12 напряжения,через которые выходной сигнал генератора 4 подается на диагональ питания измерительного моста 13. Приэтом вход второго усилителя мощности подключен к выходу инвертора 9первого усилителя мощности и подключен,через фазонращатель 21 и усилитель-ограничитель 22 к управляющемувходу фазочувствительного выпрямителя 16, Входы узлов 19 и 20 балансировки реактивной и активной составляющих подключены к выходам инверторов 9 и 11, а выходы узлов 19 и20 - к входам дифференциального усилителя 14 и масштабного усилителя15 соответственно. Для стабилизациивыходного напряжения генератора 4в усилитель введена схема стабилизации, содержащая источник 1 опорногонапряжения, схему 2 сравнения и регулируемый элемент 3. Для подключения нескольких усилителей к одномугенератору при многоточечных измерениях устройство снабжено ключами5 и 6, цепью синхронизации 7 и повторителем 8 напряжения, 3 з,п,3 ил.15 40 Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения сигналов тенэометрических датчиков,Цель изобретения - повьппение точности за счет уменьшения случайнойи аддитивной погрешностей, учетападения напряжения вдоль линии связи и снижения при многоточечныхизмерениях, синфаэных помех,На фиг,1 показана блок-схема тензометрического устройства; на фиг,2 блок-схема узла балансировки реактивной составляющей; на фиг,3 -схема подключения при многоточечных измерениях.Тензометрическое устройство содержит схему стабилизации (1) напряжения генератора с источником 1опорного напряжения, схемой 2 сравнения и регулируемым элементом 3 наполевом транзисторе, генератор 4,два ключа 5 и 6, цепь синхронизации7, повторитель 8 напряжения, два 25усилителя мощности (1 т. и т 1 т.) каждый иэ которых состоит из инвертора9 и 11 и повторителя напряжений 1 Ои 12, измерительный мост 13, дифференциальный усилитель 14, масштабный усилитель 15, фаэочувствительныйвыпрямитель 16, фильтр 7 нижнихчастот, регистрирующий прибор 18,узел 19 балансировки реактивной составляющей, узел 20 балансировкиактивной составляющей, фаэовращатель21 и усилитель-огра:учитель 22.Узел 19 балансировки реактивнойсоставляющей, позволяющий осуществить автоматическую балансировку,содержит (рис, 2),конденсатор 23,переменный резистор 24, активныйрегулируемый элемент 25, фильтр 26квадратурной составляющей, усилительограничитель 27 и фазочувствительный 45выпрямитель 28,Тензометрическое устройство работает следующим образом.Генератор 4 синусоидальных колебаний, выполненный, например, посхеме моста Вина на базе операцион 50ного усилителя, вырабатывает сигналнесущей частоты для питания измерительного моста. Через первый (11)и второй (111) однотипные усилителимощности выходной сигнал генератора4 поступает на диагональ питания(а-б) измерительного моста 13, Модулированный сигнал с сигнальной диаюф гонали (в-г) измерительного моста 13 поступает на входы дифференциального усилителя 14 и затем масштабного усилителя 15, где с помощью узлов балансировки реактивной 19 и активной 20 составляющих устанавливается нулевой уровень измерительного моста 13, а с помощью масштабного усилителя 15 сигнал усиливается до унифицированного эначення. Фазочувствительный выпрямитель 16 преобразует усиленный модулированный сигнал в сигнал постоянного тока, а фильтр 17 нижних частот выделяет низкочастотный сигнал измеряемого процесса, который поступает на регистрирующий прибор 18, При этом опорный сигнал на управляемый вход фазочувствительного выпрямителя 16 поступает с выхода инвертора 9 первого усилителя мощности через фазоврашатель 21 и усилитель-ограничитель 22Полоса пропускания дифференциального усилителя 14 определяется выражениемЕш В+Ни/ь)211 К,(1 + ЕсреЛ)где Ц - напряжение шумов дифференциального усилителя в полосе 1 Гц в области равномерного спектра, приведенное ко входу;К - коэФфициент, определяемыйзначением диапазона начального небаланса моста(0,6-1)Г - верхняя граница полосы пропускания (5-10 кГц);Г- частота, ниже которой преобладает составляющая фликкершумов;Г - несущая частота генератора(5-8 кГц);Е - уровень шумов фазочувствительного выпрямителя и фильтра нижних частот, приведен-.ный ко входу дифференциального усилителя,1Схема стабилизацииобеспечивает стабилизацию частоты и амплитуды генератора, Опорное напряжение от источника 1, например стабилитрона поступает на вход схемы 2 сравнения, например, компаратора на базе операционного усилителя, где сравнивается с выходным напряжением генератора 4, поступающим на второй вход20 25 К, КК, К 4 - коэффициенты передачи операционных усилителей, набазе которых построены соответственно дифференциальныйусилитель, масштабный усилитель, фазочувствительныйвыпрямитель и Фильтр нижнихчастот (1-5) 1045 коэФфициенты передачи ихцепей обратной связи.Автоматическая балансировка реак 50 тивной сосавляющей сигнала осуществляется следующим образом,На управляющий вход фазочувствнтельного выпрямителя 28 с выхода инвертора 9.через квадратурный Фильтр 26 и усилитель-ограничитель 27 поступает опорный сигнал. На второй вход фазочувствительного выпрямителя 28 с выхода масштабного усили 5 152544 схемы 2 сравнения. Сигнал рассогласования через регулируемый элемент 3, например, полевой транзистор в режиме управляемого сопротивления подается на регулирующий вход гене 5 ратора 4, управляя величиной выходного напряжения,Напряжение смещения фазочувствительноге выпрямителя и фильтра нижних частот определяется выражениемЫ о + 11)Ку1 Б (г)хргнч+К 11х (Ки Кр) Къу К . КрКму" 15" К +1Ка Р 2. Кг Яг К Ьх жчФК +1 К 8,+ К 34 +1 где 11 ч - выходное напряжениефильтра нижних частот;11(й) - выходное напряжение генератора;Ц - опорное напряжение;1, - напряжение смещения схемысравнения;К - коэффициент передачи схемы3сравнения (10 - 10 );у 4К - коэффициент передачи измем -2рительного моста (0-5 10 );К Кх - коэффициенты передачи узловф 1балансировки реактивной иактивной составляющихК - коэффициент передачи диф 2 уференциального усилителя(0-100);Кму " коэффициент передачи масштабного усилителя (10-250); 1 6теля 15 поступает измерительный несбалансированный сигнал по реактивной составляющей. С помощью фазочувствительного выпрямителя 28 и активного регулируемого элемента 25 схема осуществляет минимальный сдвиг по фазе между опорным и измеряемым сигналами в диапазоне, определяемом переменным резистором 24, и этот сигнал поступает на вход дидкЬеренциального усилителя 14.При многоточечных измерениях устройства подключаются следующим образом (рис. 3 ), Ключ 5 разомкнут в первом устройстве, а в остальных разомкнут. Ключ 6 разомкнут в первом устройстве, а в остальных замкнут. Выходной сигнал генератора 4 первого устройства через его повторитель 8 подается на вход цепи синхронизации 7 второго устройстваВход цепи синхронизации 7 третьего устройства подключается к выходу повторителя 8 второго устройства и т.д. Число устройства равно числу точек (каналов) измеренияПрименение изобретения повышает качество исследования прочностных и деформационных свойств различных конструкций,Формулаизобретения1. Тенэометрическое устройство, содержащее генератор, измерительный мост, узлы балансировки активной и реактивной составляющих, дифференциальный усилитель, входы которого подключены к сигнальной диагонали моста, масштабный усилитель, фазочувствительный выпрямитель, фильтр нижних частот, регистрирующий прибор, подключенные последовательно к выходу дифференциального усилителя, фазовращатель, подключенный через усилитель-ограничитель к управляющему входу фазочувствительного выпрямителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено двумя однотипными усилителями мощности, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных инвертора и повторителя напряжений, выходы повторителей подключены к противоположным вершинам диагонали питания измерительного моста и соединены с инвертирующими входами повторителей, вход инверто 152544ра первого усилителя мощности соединен с выходом генератора, а входинвертора второго усилителя мощности - с выходом инвертора первогои входом фазовращателя, выходы инверторов подключены к входам узловбалансировки активной и реактивнойсоставляющих, выход узла балансировки активной составляющей соединен свходом масштабного усилителя, авыход узла балансировки реактивнойсоставляющей - с одним иэ входовдифференциального усилителя,2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оно снабжено схемой стабилизации напряжения генератора, выполненной в видеисточника опорного напряжения и схемысравнения, входы которой подключенык источнику опорного напряжения ивыходу генератора, а выход схемы сраваения соединен через регулируемыйэлемент на полевом транзисторе срегулирующим входом генератора,3. Устройство по д,1, о т л и -ч а в щ е е с я тем, что узел ба"лансировкн реактивной составляющейсодержит переменный резистор, подключенный к въпсодам инверторов,конденсатор, включенный между средней точкой переменного резистораи входом дифференциального усилителя, активный регулируемый элемент,выполненный на базе операционногоусилителя и оптрона, фильтр квадра 5туркой составляющей, фаэочувствительный выпрямитель и усилительограничитель, вход активного регулируемого элемента подключен черезфазочувствительный выпрямитель квыходу масштабного усилителя, а выход - к средней точке переменногорезистора, управляющий вход фазочувствитЬльного выпрямителья черезусилитель-ограничитель и фильтрквадратурной составляющей соединенс выходом инвертора первого усилителя мощности,4, Устройство по д1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности при многоточечных измерениях за счет обеспечениявозможности подключения несколькихканалов измерения к одному генера тору, оно снабжено двумя ключами,один из которых включен между выхоодом генератора и входом первогоусилителя мощности, цепью синхронизации, подключенной через второй ключк входу первого усилителя мощности,и повторителем напряжения, подключенным к входу первого усилителя мощности.- юб Сос тави тель Л, С тел ано в Редактор Н,Горват танкред М.Ходанич Корректор М.Похаказ НИИПИ и ГКНТ СССР нно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина,оизводст 108/32 Тир осударственного 113035, 683 Подписное митета по изобретениям и открытиям сква, Ж, Раушская наб., д. 4/5