СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СТУПЕНЕЙ ПРИРАЩЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ В ЧЕТЫРЕХПРОВОДНОМ ИМИТАТОРЕ СИГНАЛОВ ТЕНЗОРЕЗИСТОРА И ИМИТАТОР СИГНАЛОВ ТЕНЗОРЕЗИСТОРА Российский патент 2020 года по МПК G01R1/20 

Изобретения относятся к измерительной технике и предназначены для формирования заданного количества дискретных приращений сопротивления относительно номинального сопротивления имитируемого тензорезистора при проведении метрологических исследований, калибровки и поверки быстродействующих измерительных систем в автоматическом режиме.

Повышение точности установления функции преобразования при проведении метрологических исследований, поверки и калибровки тензометрической системы может быть достигнуто при увеличении количества эталонных значений приращения сопротивления (не менее 20) в пределах диапазона измерения системы. При выполнении упомянутых метрологических работ нередко применяют магазины сопротивления, задавая вручную приращения сопротивления относительно номинального сопротивления имитируемого тензорезистора. Проведение метрологических исследований с применением магазина сопротивления требует больших затрат времени, ручного труда и неизбежных ошибок в задании величины приращения сопротивления при большом количестве измерительных каналов в системе, поэтому системы стали оснащать автоматическими тензокалибраторами, в которых для формирования приращений сопротивления используют имитаторы сигналов тензорезисторов. К сожалению, известные автоматические тензокалибраторы, имеющие возможность задания необходимого количества ступеней приращения сопротивления, не могут использоваться в быстродействующих системах, а те, что используются, имеют малое количество ступеней.

Необходимо создать имитатор сигналов тензорезистора для автоматических тензокалибраторов быстродействующих измерительных систем, в котором имеется возможность формировать необходимое количество ступеней приращения сопротивления с заданной точностью. При этом имитатор должен иметь меньше оборудования для формирования одинакового с прототипом количества ступеней приращения сопротивления тензорезистора.

Известен способ, который используется для формирования заданного количества ступеней приращения сопротивления в имитаторе сигналов тензорезистора (Беклемишев А.И., Судаков В.А. Устройство для автоматизации исследований метрологических характеристик. Труды ЦАГИ, вып. 2105, 1981, с. 75, рис. 3). Имитатор сигналов представляет собой цепь из последовательно соединенных между собой пяти опорных резисторов, каждый из которых через контакт реле соединяют со своим шунтирующим резистором. Свободные выводы первого и пятого резисторов подсоединяют соответственно к первой и второй паре выходов, один из которых является токовым, а второй - измерительным выводом имитатора. Величины опорных и шунтирующих резисторов рассчитывают, исходя из полного диапазона приращения сопротивления имитируемого тензорезистора, величины максимального сопротивления имитируемого тензорезистора (номинального сопротивления имитируемого тензорезистора плюс половина полного диапазона приращения сопротивления тензорезистора), количества ступеней, числа разрядов двоичного кода. Управление подключением шунтирующих резисторов осуществляют, применяя двоичный код. Поэтому в имитаторе сигналов тензорезистора можно сформировать 31 ступень приращения сопротивления относительно номинального сопротивления тензорезистора 120 Ом в полном диапазоне 4,8 0 м (±2,4 Ом). В имитаторе влияние сопротивлений выводных проводников исключается четырехпроводным включением имитатора в измерительную цепь с использованием измерительных и токовых выводных проводников. Для уменьшения влияния сопротивления коммутирующих элементов, подключающих к опорным резисторам шунтирующие резисторы, в имитаторе в качестве коммутирующих элементов используются контакты реле. Требование высокого быстродействия обязывает использовать для включения шунта в измерительную схему имитатора бесконтактные переключатели типа МОП-транзисторов, лучшие из которых имеют сопротивление в открытом состоянии порядка 4-10 Ом. Однако применение в качестве ключевых элементов для подключения шунтирующих резисторов в имитаторе даже лучших бесконтактных ключевых элементов не обеспечивает требуемую точность формирования ступеней приращения сопротивления. Поэтому недостаток известного способа, который применяют для формирования заданного количества ступеней приращения сопротивления в имитаторе, заключается в том, что известный способ и имитатор нельзя применять в быстродействующих системах для исследования их метрологических характеристик, поверки и калибровки с требуемой точностью.

Повысить точность при формировании заданного количества ступеней приращения сопротивления позволяет способ и предложенный имитатор дискретного приращения сопротивления тензорезистора (Авторское свидетельство СССР №1551979 "Имитатор дискретного приращения сопротивления тензорезисторов"). Четырехпроводный имитатор содержит опорный резистор, один вывод которого соединен с первой парой токового и измерительного выводов имитатора. Другой вывод опорного резистора соединен с первыми выводами двух дополнительных резисторов, вторые выводы которых соединены соответственно со второй парой токового и измерительного выводов имитатора. Кроме того, второй вывод одного из дополнительных резисторов соединен с первым выводом шунтирующего резистора, второй вывод которого соединен с входом бесконтактного ключевого элемента. Выход этого ключевого элемента соединен со вторым выводом второго дополнительного резистора. Относительная погрешность для такого имитатора при величине сопротивления дополнительных резисторов 200 Ом, сопротивлении бесконтактного ключа в открытом состоянии 4 Ом и величине приращения 4 Ом для опорного резистора сопротивлением в исходном состоянии 98 Ом не будет превышать 0,04%. Имитатор с такой погрешностью можно использовать для поверки тензометрических систем.

Недостаток известного способа и имитатора сигналов его реализующего заключаются в том, что применяется схема с параллельными шунтами. В такой схеме для уменьшения количества разрядов управления переключателем необходимо проводить суммирование разрядов. Однако суммирование разрядов в этом случае приводит к нелинейной зависимости приращения сопротивления на каждой ступени. Для обеспечения линейной зависимости приращения сопротивления на каждой ступени необходимо подключать каждый шунтирующий резистор с помощью своего бесконтактного ключевого элемента, как это было рассмотрено в приведенном примере. Это ведет к тому, что переключатель ступеней должен иметь количество входов, равное количеству шунтирующих резисторов. А это в свою очередь ведет к увеличению количества оборудования и увеличению влияния сопротивления «закрытых» ключей. Кроме того, появляются дополнительные недостатки, связанные с введением дополнительных резисторов. Повышение точности при формировании ступеней приращения сопротивления за счет увеличения сопротивления дополнительных резисторов ограничено следующими факторами. Во-первых, увеличение сопротивления резистора в токовой цепи ограничивается возможностями источника тока по поддержанию постоянного значения тока, а, во-вторых, увеличение сопротивления резистора в измерительной цепи ведет к увеличению погрешности при передаче напряжения с имитатора на вход измерительного устройства.

Известен способ формирования n+1 количества ступеней приращения сопротивления в четырехпроводном имитаторе сигналов тензорезистора (Патент РФ №2251115 "Четырехпроводный имитатор дискретного приращения сопротивления тензорезисторов", выбран в качестве прототипа). Известный имитатор сигналов тензорезистора состоит из переключателя и формирователя ступеней приращения сопротивления тензорезистора. Переключатель имеет n+1 входов и один выход. Формирователь ступеней представляет собой цепь последовательно соединенных резисторов, один из которых является опорным и с одной стороны соединен с первой парой выводов, один из которых является токовым, а второй измерительным выводом имитатора. С другой стороны опорный резистор через цепь последовательно соединенных с ним n резисторов ступеней имитации соединен с токовым выходом второй пары выводов имитатора. Измерительный вывод второй пары выводов имитатора подключен к выходу переключателя, а его входы соединены последовательно со всеми выводами n резисторов ступеней имитации.

В имитаторе сигналов способ формирования n+1 количества ступеней приращения сопротивления осуществляют следующим образом. Выбирают диапазон и количество ступеней приращения сопротивлений имитатора для формирования имитатором ступеней приращения сопротивления от максимальной отрицательной ступени до нулевой и от нулевой до максимальной положительной. Вычисляют величину шага приращения сопротивления, который равен величине сопротивления каждого из n резисторов ступеней имитации и соответствует величине полного диапазона приращения сопротивлений имитатора, деленной на количество резисторов n. Величину сопротивления опорного резистора устанавливают равной разности величины номинального сопротивления имитируемого тензорезистора и суммы сопротивлений n резисторов ступеней имитации, деленной на два. Затем подключают переключателем выходы резисторов ступеней имитации к измерительному выводу второй пары выводов имитатора. При этом за один цикл переключения n+1 входов переключателя на измерительных выводах имитатора сигналов последовательно формируют напряжения, пропорциональные величинам n+1 расчетных ступеней приращения сопротивления относительно номинального сопротивления имитируемого тензорезистора от максимальной отрицательной ступени до нулевой и от нулевой до максимальной положительной.

Недостаток известного способа и выполненного по этому способу имитатора сигналов тензорезистора для обеспечения формирования n+1 количества ступеней приращения сопротивления состоит в том, что при увеличении количества ступеней до заданного значения k, необходимо увеличивать количество резисторов ступеней имитации до величины k-1. Это приведет к увеличению количества входов переключателя до величины к и увеличению количества оборудования.

Техническим результатом настоящих изобретений является расширение функциональных возможностей четырехпроводного имитатора сигналов тензорезистора, имеющего в своем составе n резисторов ступеней имитации, для обеспечения проведения с требуемой точностью метрологических исследований, поверки и калибровки быстродействующих измерительных систем за счет увеличения количества сформированных в имитаторе ступеней приращения сопротивления с n+1 до [(m+1)n+1], где m число дополнительно сформированных ступеней приращения сопротивления в пределах одного расчетного шага ступени приращения сопротивления в четырехпроводном имитаторе сигналов тензорезистора.

Технический результат в способе формирования ступеней приращения сопротивления в четырехпроводном имитаторе сигналов тензорезистора достигается тем, что в имитаторе сигналов тензорезистора, который состоит из переключателя с n+1 входами и одним выходом и формирователя ступеней приращения сопротивления тензорезистора, представляющего собой цепь последовательно соединенных резисторов, один из которых является опорным, с одной стороны соединенным с токовым и измерительным выводами имитатора, а с другой стороны - через цепь последовательно соединенных с ним n резисторов ступеней имитации соединен с токовым выходом второй пары выводов имитатора, измерительный вывод которой подключен к выходу переключателя, входы которого соединены последовательно со всеми выводами n резисторов ступеней имитации, заключающийся в том, что выбирают диапазон и количество ступеней приращения сопротивлений имитатора сигналов тензорезистора, вычисляют величину расчетного шага приращения сопротивления и величину сопротивления опорного резистора, подключают переключателем выходы резисторов ступеней имитации к измерительному выводу второй пары выводов имитатора, при этом за один цикл переключения n+1 входов переключателя на измерительных выводах имитатора сигналов последовательно формируют напряжения, осуществляя тем самым формирование ступеней приращения сопротивления относительно номинального сопротивления имитируемого тензорезистора, дополнительно после формирования ступеней приращения сопротивления на каждом с 1 по n-ый подключенных входах переключателя сопротивление опорного резистора увеличивают последовательно m раз на величину, равную отношению величины сопротивления резистора ступени имитации к m+1, формируя на измерительных выводах имитатора сигналов mn напряжений, величина которых пропорциональна приращениям сопротивления.

Технический результат в имитаторе сигналов тензорезистора достигается тем, что имитатор сигналов тензорезистора, состоящий из переключателя с n+1 входами и одним выходом и формирователя ступеней приращения сопротивления тензорезистора, содержащего опорный резистор, одним выводом соединенный через цепь последовательно соединенных n резисторов ступеней имитации с токовым выходом первой пары выводов имитатора, измерительный вывод которой подключен к выходу первого переключателя, входы которого соединены последовательно со всеми выводами n резисторов ступеней имитации, при этом величина сопротивления каждого резистора ступеней имитации равна величине полного диапазона приращения сопротивлений имитатора, деленной на количество резисторов и, а величина опорного резистора равна разности величины номинального сопротивления имитируемого тензорезистора и половине величины сопротивления одного резистора ступеней имитации, умноженного на количество резисторов n, дополнительно опорный резистор другим выводом через цепь последовательно соединенных m резисторов дополнительно введенного формирователя шага ступеней имитации соединен с токовым выводом второй пары выводов имитатора, измерительный вывод которой подключен к выходу дополнительно введенного переключателя, входы которого соединены последовательно со всеми выводами m резисторов, при этом величина сопротивления каждого резистора формирователя шага ступеней имитации равна от величины сопротивления резистора ступени имитации.

Схемы формирования шага ступеней приращения сопротивления в четырехпроводном имитаторе сигналов тензорезистора от R₀₁ до R_0(m+1) и схема имитатора сигналов тензорезистора, реализующего способ, представлены на фигурах 1 и 2 соответственно.

На фиг. 1 представлены схемы, на которых показано, как формируют ступени приращения сопротивления в четырехпроводном имитаторе сигналов тензорезистора при увеличении сопротивления опорного резистора в пределах от R₀₁ до R_0(m+1). Схемы приведены для состояния имитатора, в котором переключатель подключает первый из n+1 входов ко второму измерительному выводу имитатора. В состоянии, представленном на фиг. 1а, в имитаторе формируют первую (максимальную отрицательную) ступень приращения сопротивления имитируемого тензорезистора ΔR₁ так же, как это выполняют в известном имитаторе сигналов тензорезистора, взятом в качестве прототипа. В состоянии, представленном на фиг. 1б, формируют вторую (на единицу меньше максимальной отрицательной) ступень приращения сопротивления имитируемого тензорезистора с шагом, величина сопротивления которого в раз меньше величины расчетного шага приращения сопротивления в известном имитаторе сигналов тензорезистора, взятом в качестве прототипа. Число m, начиная с 1, может быть четным и нечетным. В состоянии, представленном на фиг. 1в, формируют j - тую ступень приращения сопротивления имитируемого тензорезистора с шагом равным При этом j изменяется в пределах m+1≥j≥1. В состоянии, представленном на фиг. 1г, формируют m+1 ступень приращения сопротивления имитируемого тензорезистора с шагом равным Все ступени приращения сопротивления имитируемого тензорезистора с ΔR₂ по ΔR_m+1 сформированы в имитаторе сигналов тензорезистора дополнительно к ступени ΔR₁ в пределах одного расчетного шага ступени приращения сопротивления R₁, который формируют в известном имитаторе сигналов тензорезистора, взятом в качестве прототипа. Имитатор сигналов тензорезистора для осуществления способа состоит из переключателя К с n+1 входами и одним выходом и формирователя ступеней приращения сопротивления тензорезистора, представляющего собой цепь последовательно соединенных резисторов, один из которых является опорным, его сопротивление изменяют в пределах от R₀₁ до R_0(m+1). Опорный резистор с одной стороны соединен с первой парой выводов, один из которых является токовым, а второй измерительным выводом имитатора. С другой стороны опорный резистор через цепь последовательно соединенных с ним n резисторов ступеней имитации соединен с токовым выходом второй пары выводов имитатора. Сопротивление каждого из n резисторов ступеней имитации равно R₁. Измерительный вывод второй пары выводов имитатора подключен к выходу переключателя К, а его входы соединены последовательно со всеми выводами n резисторов ступеней имитации.

На фиг. 2 представлена схема имитатора сигналов тензорезистора, реализующего способ. Имитатор сигналов состоит из первого переключателя К1 с n+1 входами и одним выходом, формирователя ступеней приращения сопротивления тензорезистора, второго переключателя К2 с m+1 входами и одним выходом, формирователя шага ступеней имитации. Формирователь ступеней приращения сопротивления тензорезистора представляет собой цепь последовательно соединенных резисторов, один из которых является опорным, его сопротивление R₀. Опорный резистор с одной стороны через цепь последовательно соединенных с ним n резисторов ступеней имитации, где n четное число, соединен с токовым выходом первой пары выводов имитатора. Сопротивление каждого из n резисторов ступеней имитации равно R₁. Измерительный вывод первой пары выводов имитатора подключен к выходу первого переключателя К1, а входы переключателя К1 соединены последовательно со всеми выводами n резисторов ступеней имитации. Формирователь шага ступеней имитации представляет собой цепь последовательно соединенных m резисторов. Сопротивление каждого резистора, входящего в состав формирователя шага ступеней имитации, равно R2. При этом . Переключатели К1 и К2 выполнены на бесконтактных ключевых элементах. Опорный резистор со стороны, противоположной формирователю ступеней приращения сопротивления тензорезистора, через цепь последовательно соединенных с ним резисторов формирователя шага ступеней имитации соединен с токовым выходом второй пары выводов имитатора. Измерительный вывод второй пары выводов имитатора подключен к выходу второго переключателя К2, а входы переключателя К2 соединены последовательно со всеми выводами резисторов формирователя шага ступеней имитации. В качестве примера приведен один из возможных вариантов имитатора сигналов на 31 ступень приращения сопротивления имитируемого тензорезистора, который имеет номинальное сопротивление R_н=120 Ом и пределы приращения сопротивления ±2,4 Ом. В имитаторе количество формируемых ступеней равно k=[(m+1)n+1]. Число к нечетное. Формирование 31 ступени возможно при различных величинах m и n, но оптимальными с точки зрения минимума их суммы являются значения m=4, n=6. Имитатор имеет полный диапазон приращения сопротивления 4,8 (±2,4) Ом. Величина расчетного шага приращения сопротивления равна величине сопротивления R₁ каждого из n резисторов ступеней имитации и равна величине полного диапазона приращения сопротивлений имитатора, деленной на количество резисторов n, т.е. R₁=0,8 Ом. Величина сопротивления R₂=0,16 Ом. Величина сопротивления опорного резистора равна разности величины номинального сопротивления имитируемого тензорезистора и половине величины сопротивления одного резистора ступеней имитации, умноженного на количество резисторов n, R₀=117,6 Ом. С учетом изготавливаемого промышленностью ряда сопротивлений резисторов величина сопротивления R₁=0,8 Ом рассчитана следующим образом. Сопротивление каждого резистора ступеней имитации выбрано равным 1 Ом, и вся цепь этих резисторов зашунтирована резистором, сопротивление которого равно 20 Ом. По аналогичной методике рассчитана величина сопротивления R₂=0,16 Ом. Для этого сопротивление каждого резистора, входящего в состав формирователя шага ступеней имитации, выбрано равным 1,1 Ом, и вся цепь этих резисторов зашунтирована двумя параллельно соединенными резисторами, сопротивление каждого из которых равно 1,3 Ом. В переключателях К1 и К2 имитатора применены бесконтактные ключевые элементы, и они могут быть применены для формирования заданного количества дискретных приращений сопротивления относительно номинального сопротивления имитируемого тензорезистора при проведении метрологических исследований и поверки быстродействующих измерительных систем в автоматическом режиме. Этот имитатор сигналов тензорезистора по сравнению с прототипом, изготовленным на такое же количество ступеней, требует оборудования более чем в 2,5 раза меньше при такой же погрешности формирования ступеней приращения сопротивления. Следует заметить, что погрешность, с которой формируются ступени приращения сопротивления имитатора, в пределах температурного диапазона определяет возможность его применения в составе измерительной системы. Например, если рабочий температурный диапазон измерительной системы находится в пределах от 10°С до 30°С, то при применении в имитаторе прецизионных резисторов С2-29С, ТКС (температурный коэффициент сопротивления) которых не превышает 5×10^-6/°С, сопротивление опорного резистора в этом диапазоне температур будет изменяться в пределах ±6×10^-3 Ом. Это приведет к приведенной относительной погрешности формирования сопротивления первой и последующих ступеней приращения сопротивления имитатора равной ±0,25%. Если погрешность измерительной системы равна такой же величине, то имитатор с такой погрешностью нельзя применять для метрологической поверки этой системы. Необходимо, чтобы погрешность образцовой меры была не менее чем в 3 раза меньше погрешности поверяемого устройства. Поэтому погрешность имитатора должна быть не более ±0,08%. Температурные погрешности цепочек резисторов R₁ и R₂ в рассматриваемом диапазоне не превышают соответственно ±0,009% и ±0,002%, поэтому ими можно пренебречь. Уменьшить влияние температурной погрешности на величину приращения сопротивления ступени имитатора можно следующим известным способом. Выбираем температурную погрешность, которая возникает при формировании приращения сопротивления первой ступени имитатора в пределах от 10°С до 30°С, равной ±0,05%. Этой погрешности относительно приращения сопротивления ступени - 2,4 Ом соответствует величина сопротивления 1,2×10^-3 Ом. При ТКС 5×10^-6/°С величине сопротивления 1,2×10^-3 Ом соответствует изменение температуры на 2°С. Следовательно, разбив температурный диапазон в пределах от 10°С до 30°С, на 11 поддиапазонов, каждый из которых равен 2°С, получим 11 значений температурного приращения сопротивления опорного резистора. Возьмем эти значения в качестве температурных поправок и пересчитаем величины приращения сопротивлений на каждой ступени имитатора, Полученные значения приращения сопротивления необходимо вводить при соответствующей температуре окружающей среды во время проведения метрологической поверки или калибровки измерительной системы с применением данного имитатора сигналов тензорезистора. В результате на каждом поддиапазоне относительная приведенная погрешность формирования ступеней приращения сопротивления не будет превышать ±0,05%. Для уточнения температурной характеристики имитатора желательно снять эту характеристику при заданном температурном диапазоне работы имитатора, например, в климатической камере. Далее провести описанные выше действия.

Способ формирования ступеней приращения сопротивления в четырехпроводном имитаторе сигналов тензорезистора осуществляют следующим образом. Перед началом работы выбирают диапазон и количество ступеней приращения сопротивлений имитатора сигналов тензорезистора, вычисляют величину расчетного шага приращения сопротивления и величину сопротивления опорного резистора. После проделанных выше указанных операций, токовые выводы имитатора сигналов подключают к источнику тока, а измерительные выводы - к измерительному устройству. Первый измерительный вывод имитатора постоянно соединен с опорным резистором имитатора. Подключают первый из n+1 входов переключателя К ко второму измерительному выводу имитатора. Устанавливают величину сопротивления опорного резистора R₀₁=R_н-nR₁/2, где R_н величина номинального сопротивления имитируемого тензорезистора. В результате на измерительных выводах имитатора формируют напряжение U=IR₀₁. Это напряжение пропорционально сопротивлению R₀₁. Обозначим разность сопротивлений R₀₁ и R_н, через ΔR₁. Сопротивление ΔR₁ представляет собой первую (максимальную отрицательную) ступень приращения сопротивления имитатора ΔR₁=-nR₁/2. Формирование первой ступени приращения сопротивления имитатора представлено на фиг. 1а. Далее формируют вторую по счету ступень приращения сопротивления имитатора ΔR₂ (на единицу меньше максимальной отрицательной ступени) как это показано на фиг. 1б. Для этого первый из n+1 входов переключателя К оставляют подключенным к второму измерительному выходу имитатора, а величину сопротивления опорного резистора устанавливают R₀₂. В результате сформируют вторую по счету ступень приращения сопротивления имитатора приращение сопротивления которой будет смещено в сторону увеличения относительно первой ступени на величину Формирование j - той и m+1 ступеней приращения сопротивления имитатора, равных соответственно ΔR_j и ΔR_m+1, производят аналогичным образом при подключенном первом из n+1 входов переключателя К ко второму измерительному выводу имитатора. Формирование этих ступеней приращения сопротивления имитатора представлено соответственно на фиг. 1в и 1г. Таким образом, сопротивление опорного резистора увеличивают последовательно m раз на величину, равную отношению величины сопротивления резистора ступени имитации к m+1. Последующие ступени с m+2 по (m+1)n формируют аналогично описанному выше при последовательном подключении входов переключателя К со второго по n-й ко второму измерительному выводу имитатора. На каждой i-й ступени будут измерять напряжение U_i=IR_i, где а величина приращения сопротивления на каждой i - ой ступени равна Значение i изменяется в пределах [(m+1)n+1]≥i≥1. Шаг ступени равен Последнюю (максимальную положительную) ступень с номером [(m+1)n+1] формируют при подключении n+1 входа переключателя К ко второму измерительному выводу имитатора и сопротивлении опорного резистора равном R₀₁=R_н-nR₁/2. На этом формирование ступеней приращения сопротивления в имитаторе завершается.

Имитатор сигналов тензорезистора работает следующим образом. Перед началом работы токовые выводы имитатора сигналов подключают к источнику тока, а измерительные выводы - к измерительному устройству. Подключается первый вход переключателя К1 к измерительному выводу первой пары выводов имитатора. При включенном первом входе переключателя К1 входы с первого по m+1 переключателя К2 последовательно подключаются к измерительному выводу второй пары выводов имитатора. На измерительных выводах формируются первые m+1 ступеней приращения сопротивления имитатора. Затем отключается первый вход переключателя К1 от измерительного вывода первой пары выводов имитатора и последовательно к измерительному выводу первой пары выводов имитатора подключаются второй, третий и последующие входы переключателя К1 вплоть до n. При подключении последующего входа переключателя предыдущий вход отключается. На каждом подключенном входе переключателя К1 переключателем К2 входы с первого по m+1 последовательно подключаются к измерительному выводу второй пары выводов имитатора, так же как это осуществлялось при подключении первого входа переключателя К1 к измерительному выводу первой пары выводов имитатора. После завершения формирования приращения сопротивления на входе n переключателя К1 этот вход отключается и подключается вход n+1. При подключенном входе n+1 переключателя К1 переключателем К2 подключается к измерительному выводу второй пары выводов имитатора только первый его вход. При этом формируется максимальная положительная ступень имитатора. На этом работа имитатора сигналов тензорезистора завершается. За один цикл работы имитатора сформировано k=[(m+1)n+1] ступеней приращения сопротивления с шагом равным

По данному предложению выполнены соответствующие теоретические и экспериментальные исследования, которые показали возможность осуществления предложенного способа и работоспособность предложенного имитатора сигналов тензорезистора. Применение данных изобретений позволит проводить формирование заданного количества дискретных приращений сопротивления относительно номинального сопротивления имитируемого тензорезистора при проведении метрологических исследований, калибровки и поверки быстродействующих измерительных систем в автоматическом режиме, а также сократит затраты на оборудование при создании имитатора для формирования одинакового с прототипом количества ступеней приращения сопротивления тензорезистора.

Изобретения относятся к измерительной технике и предназначены для формирования заданного количества дискретных приращений сопротивления относительно номинального сопротивления имитируемого тензорезистора при проведении метрологических исследований, калибровки и поверки быстродействующих измерительных систем в автоматическом режиме.

Техническим результатом настоящих изобретений является расширение функциональных возможностей четырехпроводного имитатора сигналов тензорезистора, имеющего в своем составе n резисторов ступеней имитации, для обеспечения проведения с требуемой точностью метрологических исследований, поверки и калибровки быстродействующих измерительных систем за счет увеличения количества сформированных в имитаторе ступеней приращения сопротивления с n+1 до [(m+1)n+1], где m число дополнительно сформированных ступеней приращения сопротивления в пределах одного расчетного шага ступени приращения сопротивления в четырехпроводном имитаторе сигналов тензорезистора. Технический результат в способе формирования ступеней приращения сопротивления в четырехпроводном имитаторе сигналов тензорезистора достигается тем, что в имитаторе сигналов тензорезистора, который состоит из переключателя с n+1 входами и одним выходом и формирователя ступеней приращения сопротивления тензорезистора, представляющего собой цепь последовательно соединенных резисторов, один из которых является опорным, с одной стороны соединенным с токовым и измерительным выводами имитатора, а с другой стороны - через цепь последовательно соединенных с ним n резисторов ступеней имитации соединен с токовым выходом второй пары выводов имитатора, измерительный вывод которой подключен к выходу переключателя, входы которого соединены последовательно со всеми выводами n резисторов ступеней имитации, заключающийся в том, что выбирают диапазон и количество ступеней приращения сопротивлений имитатора сигналов тензорезистора, вычисляют величину расчетного шага приращения сопротивления и величину сопротивления опорного резистора, подключают переключателем выходы резисторов ступеней имитации к измерительному выводу второй пары выводов имитатора, при этом за один цикл переключения n+1 входов переключателя на измерительных выводах имитатора сигналов последовательно формируют напряжения, осуществляя тем самым формирование ступеней приращения сопротивления относительно номинального сопротивления имитируемого тензорезистора, дополнительно после формирования ступеней приращения сопротивления на каждом с 1 по n-й подключенных входах переключателя сопротивление опорного резистора увеличивают последовательно m раз на величину, равную отношению величины сопротивления резистора ступени имитации к m+1, формируя на измерительных выводах имитатора сигналов mn напряжений, величина которых пропорциональна приращениям сопротивления. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ формирования ступеней приращения сопротивления в четырехпроводном имитаторе сигналов тензорезистора, который состоит из переключателя с n+1 входами и одним выходом и формирователя ступеней приращения сопротивления тензорезистора, представляющего собой цепь последовательно соединенных резисторов, один из которых является опорным, с одной стороны соединенным с токовым и измерительным выводами имитатора, а с другой стороны - через цепь последовательно соединенных с ним n резисторов ступеней имитации соединен с токовым выходом второй пары выводов имитатора, измерительный вывод которой подключен к выходу переключателя, входы которого соединены последовательно со всеми выводами n резисторов ступеней имитации, заключающийся в том, что выбирают диапазон и количество ступеней приращения сопротивлений имитатора сигналов тензорезистора, вычисляют величину расчетного шага приращения сопротивления и величину сопротивления опорного резистора, подключают переключателем выходы резисторов ступеней имитации к измерительному выводу второй пары выводов имитатора, при этом за один цикл переключения n+1 входов переключателя на измерительных выводах имитатора сигналов последовательно формируют напряжения, осуществляя тем самым формирование ступеней приращения сопротивления относительно номинального сопротивления имитируемого тензорезистора, отличающийся тем, что после формирования ступеней приращения сопротивления на каждом с 1 по n-й подключенных входах переключателя сопротивление опорного резистора увеличивают последовательно m раз на величину, равную отношению величины сопротивления резистора ступени имитации к m+1, формируя на измерительных выводах имитатора сигналов mn напряжений, величина которых пропорциональна приращениям сопротивления.

2. Имитатор сигналов тензорезистора, содержащий переключатель с n+1 входами и одним выходом и формирователь ступеней приращения сопротивления тензорезистора, в состав которого входит опорный резистор, одним выводом соединенный через цепь последовательно соединенных n резисторов ступеней имитации с токовым выходом первой пары выводов имитатора, измерительный вывод которой подключен к выходу первого переключателя, входы которого соединены последовательно со всеми выводами n резисторов формирователя ступеней имитации, при этом величина сопротивления каждого резистора ступеней имитации равна величине полного диапазона приращения сопротивлений имитатора, деленной на количество резисторов n, а величина опорного резистора равна разности величины номинального сопротивления имитируемого тензорезистора и половине величины сопротивления одного резистора ступеней имитации, умноженного на количество резисторов n, отличающийся тем, что опорный резистор другим выводом через цепь последовательно соединенных m резисторов дополнительно введенного формирователя шага ступеней имитации соединен с токовым выводом второй пары выводов имитатора, измерительный вывод которой подключен к выходу дополнительно введенного переключателя, входы которого соединены последовательно со всеми выводами m резисторов, при этом величина сопротивления каждого резистора формирователя шага ступеней имитации равна от величины сопротивления резистора ступени имитации.