Тензометрическое устройство (его варианты)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ свид-ву(511 М. Кд 3 С 01 В 7/16 осулврствеииый к СССР ио велим ииойре и открытиймит ий бликовано 15.1 31 УДК 53.1,(088.8)82. Бюллетень М 4 Дата опубликования описания 15.11 72) Авторыизобретени(ЕГО ВАРИАНТЫ) жащее источник питания, подключенный к нему тенэомост, первый ключ,.соединенный первым входом с выходогл тензоглоста, первый интегратор, первый вход которого соединен с выходом первого ключа, первый аналого-цифровой преобразователь, первый вход которого соединен с выходом первого интегратора, блок управления, первый выход которого соединен со входом источника питания, второй выходсо вторым входом первого интегратора, третий выход - со вторым входом . аналого-циФрового преобразователя21,Однако у известного устройства недостаточная точность измерения вследствие того, что Фактически напряжение на входе тензомоста отличается от выходного напряжения источника питания на величину падения напряжения на линии, соединягзцей источник питания со входом тензомоста. Погрешность измерения возникает еще и вследствие влияния на результат измерения нестабильности источника питания, так как выходной сигнал известного устройства пропорционален абсолютному значениювыход-. ного сигнала тензомоста, а не его отношению к питающему тензомост напО ч т(23) Приоритет Изобретение относится к изиерительной технике, а именно к измерительным устройствам для измерениямеханических деформаций.Известно тензометрическое уст .ройство, содержащее тензомост, подключенный к нему источник переменно-.го напряжения и аналого- цифровойпреобразователь, вход которого подключен к выходу тензомоста, а опорноенапряжение на. него подано от источника питания тензомоста1,Недостатками этого устройства,гтвляются незащищенность от высокочатотных полей, наводимых на линиисоединяющие тензомост с остальнымиэлементами устройства, и на линииподачи опорного напряжения от источника питания на аналого-циФровой преобразователь, а также недостаточнаяточность измерений вследствие того,то опорным напряжением,подаваемыина аналого-цифровой преобразователь,является выходное напряжение источника питания, отличающееся от Фактического напряжения на входе тензомосНаиболее близкигл к изобретениюо технической сущности являетсяензолетрическое устройство, содер,.д, ндратенксг,игеЯ1 т г гряжению, что соответствовало бы реальному относительному иэглеиению сопротивления тенэорезисторон,Цель изобретения - повыиение точности измерений,Поставленная цель в перном варианте устройства достигается тем, чтотенэометрическое устройство, содержащее источник питания, подключенныйк нему тензомост, первй ключ, соединенный .первым входом с выходомтенэомоста, первый интегратор, первыйвход которого соединен с выходом первого кюча, аналого-цифровой преобразователь, первый вход которого соединен с выходом первого интегратора, блок управления, первый выходкоторого соединен со входом источника питания, второй выход - с вторымвходом первого интегратора, третийвыход - с вторым входом аналого-цифрового преобразователя, снабженонторым ключом, первый вход которогосоединен со входом тензомоста, ивторым интегратором, первый входкоторого соединен с выходом второгоключа, второй вход - с вторым выходом блока управления, а выходс третьим входом. аналого-циФровогопреобразователя, а,четвертый выходблока управления соединен со вторыми нходами первого и второго ключей.Поставленная цель по второму варианту устройства достигается тем,что тенэометрическое устройство,содержащее источник питания, подключенный к нему тенэомост, первый аналого-циФровой преобразователь, блокуправления, первый выход которогосоединен с входом источника питания,а второй - с первым входом первогоаналого-цифрового преобразователя, 40снабжено вторым аналого-циФровымпреобразователем, первый вход которого подключен ко второму выходу блокауправления, а второй вход - к входутензомоста, и вычислительным блоком, 45первый вход которого соединен с выходом первого аналого-циФрового преобраэонателя, второй вход " с выходом второго аналого-цифрового преобразователя, третий вход - с третьимвыходом блока управления, а выходтензомоста подключен ко второму входу первого аналого-цифрового преобразователя,На Фиг, 1 и.2 приведены структурные схемы первого и второго вариантов тенэометрического устройства соответственно," на фиг, 3 - нрегленныедиаграммы работы первого вариантатенэометрического устройства,Тензоиетрическое устройство (Фиг,1 6 Осодержит источник 1 питания, подключенный к нему тензомост 2, первыйключ 3, соедиченный первым входомс выходом тенэомоста 2,первый интегратор 4, состоящий иэ операционного усилителя 5 и параллельно подключенных к нему двух перекидных ключей 6 и 7, и интегрирующей емкости 8,первый вход интегратора 4 соединенс выходом первого ключа 3, аналогоцифровой преобразователь (АЦП) 9,первый вход которого соединен с ныходоМ парного интЕгратора 4, блок 10управления, первый выход которогосоединен с входом источника 1 питания, второй выход блока 10 управления соединен с вторым входом первогоинтегратора, а третий выход - с вторым входом аналого-цифрового преобразователя 9.Устройство содержит также второйключ 11, первый вход которого соединен с входом тензомоста 2, и второйинтегратор 12,состоящий иэ операционного усилителя 13 и параллельноподключенных к нему двух перекидныхключей 14 и 15 интегрирующей емкости 16, Перный вход интегратора 12соединен с выходом второго ключа 11,второй вход - с вторым выходом блока 10 упранления, а выход - с третьим входом аналого-циФрового преобразователя 9, а четвертый выход блока 10 управления соединен со вторымиВходами ключей 3 и 11,Устройство работает,следующимобразом,На период с - с э от источника 1питания на вход тенэомоста 2 поступает первая полунолна питающего напряжения (Фиг. За), ключи б и 7, коммутирующие емкость 8, и ключи 14 и15, коммутирующие емкость 16, устанавливаются по сигналу блока 10 управления в нормально замкнутое состояние (НЗ). После окончания переходных процессов в цепях, связанных стензомостом, в момент времени с,2 напеРиоД С - СЭ по сигналУ от блока 10управленйя замыкаются ключи 3 и 11(фиг.Зб),Происходит одновременное интегрирование интегратором 4 первой полуволны выходного напряжения тенэомоста, и интегратором 12 - первой полуволны напряжения питания тенэоглоста(Фиг. Зв и Зг) . Вместе с полезнымисигналами происходит интегрированиепомех и дрейфов нуля операционныхусилителей 5 и 13,В момент с включаются ключи 3и 11, отсоединяя входы интеграторовот тензомоста, ключи б, 7, 14 и 15переключаются в нормально раэомкнутое состояние (НР), точки подключения емкостей 8 и 16 меняются местами и напряжения на выходах интеграторов меняют знак,В период С - С на вход тенэомоста 2 поступает вторая полуволна питающего напряжения противоположной полярности (фиг, За), Выходное напряжение тензомоста меняет знак, а эна10 ки ЭДС помех и дрейфов нуля операционных усилителей сохраняются прежними.После окончания переходных процессов в цепях, связанных с тензомостом, а момент времени с 4 на пе 5риод с 4 - с 5 по сигналу блока 10управления замыкаются ключи 3 и 11(фиг. Зб), и продолжается интегрирование соответствующих сигналов в течение периода- , Результатинтегрирования дрейфов нуля операционнных усилителей и ЭДС помех, неизменных по уровню и знаку, в периодвремени С 4 - . равен нулю (фиг,Зд).В момент времени с ключи 3 и 11 15размыкаются, входы интеграторов 4и 12 отключаются от тензомоста 2, иинтеграторы продолжают работать в режиме запоминания полученного результата. В момент й по сигналу от бло Ока 10 управления АЦП 9 производитизмерение выходного сигнала интегратора 4, используя выходное напряжение интегратора 12 в качестве опорного, После окончания аналого-цифрового преобраэбвания с выхода АЦП 9снимается,код пропорциональныйотношению выходного сигнала тензомоста 2 к фактически питающему тенэомост 2 напряжению.ЗОТензометрическое устройство (фиг.2)содержит источник 1 питания,подключенный к нему тенэомост 2, первыйаналого-цифровой преобразователь 9,блок 10 управления, первый выход которого соединен со входом источника 1питания, а второй - с первым входом АЦП 9, второй аналого-циФровойпреобразователь АЦП 17 первыйвход которого подключен ко второмувыходу блока 10 управления, а второй 40вход - к входу тензомоста 2, вычислительный блок 1 8, первый вход которого соединен с выходом первого аналого-цифрового преобразователя, второйвход - с выходом второго аналогоцифрового преобразователя 17,третийвход - с третьим выходом блока 10управления, а выход тенэомоста 2подключен ко второму входу первогоаналого-цифрового преобразователя 9,Устройство (второй вариант) работает следующим образом,После окончания переходных про-цессов, связанных с подачей или изменением полярности напряжения питания тензомоста 2, по сигналу от блока 10 управления происходит одновременное измерение выходного сигналатензомоста 2 и напряжения на его входе при помощи АЦП 9 и АЦП 17 соответственно, После окончания процессааналого-цифрового преобразованияАЦП 9 и АЦП 17, по сигналу от блоКа 10 управления цифровой вычисли,тельный блок 18 производит операциюделения значения выходного кода65 АЦП 9 на значение выходного кода АЦП 17. Результат деления поступает на выход тензометрического устройства, в виде цифрового кода, пропорционального отношению выходного сигна - ла тенэомоста 2 к фактически питающему тензомост 2 напряжению,Применение предлагаемого изобретения позволяет повысить точность измерения, что особенно важно при многокальной тенэометрии крупных и значительно удаленных от станции измерения объектов.Формула изобретения1, Тенэометрическое устройство, содержащее источник питания, подключенный к нему тензомост, первый ключ, соединенный первым входом с выходом тензомоста, первый интегратор, первый вход которого соединен с выходом первого ключа, аналогоцифровой преобразователь, первый вход которого соединен с выходом первого интегратора, блок управления, первый выход которого соединен со входом источника питания, второй выход - с вторым входом первого интегратора, третий выход - с вторым входом аналого-циФрового преобразователя, о т л и щ а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено вторым ключом, первый вход которого соединен со входом тензомоста, и вторым интегратором, первый вход которого соединен с выходом второго ключа, второй вход - с вторым выходом блока управления, а выход - с третьим входом аналого-цифрового преобразователя, а четвертый выход блока управления соединен со вторыми входами первого и второго ключей.2. Тензометрическое устройство, содержащее источник питания, подключенный к нему тенэомост, первый аналого-цифровой преобразователь, блок управления, первый выход которО- го соединен со входом источника питания, а второй - с первым входом первого аналого-цифрового преобразователя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено вторым аналого-цифровым преобразователем, первый вход которого подключен ко второму выходу блока управления, а второй входк входу тензомоста, и вычислительным блоком, первый вход которого соединен с выходом первого аналого-цифрового преобразователя, второй входс выходом второго аналого-циФрового преобразователя, третий вход - с третьим выходом блока управления, а выход тензомоста подключен ко второ;му входу первог аналого-цифровогопреобразователя,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское М 292058, кл. 0 2. Авторское Р 572643, кл. С 5