Многоканальное устройство для измерения динамических деформаций Советский патент 1983 года по МПК G01B7/16 

Изобретение относится к измерительно технике, а именно к устройствам для измерения динамических деформаций конструкций. Известно устройство для измерения деформаций, содержащее тензодатчнк, балансный модулятор, фазочувствительный детектор и регистратор, а также генератор, подключенный к тензодатчику С 3 . Недостатками этого устройства являю ся низкая точность измер)ёния за. счет двойного преобразования сигнала в фазочувстви тельном детекторе и балансном модуляторе, а также сложность работы устройства, определяемая наличием активного и реактивного органов компенсации начального разбаланса тензодатчи- ка. Наиболее близким по технической сущ ности к изобретению является многоканапьное устройство для измерения динамических деформаций, содержащее в каждом канале тензомост, усилитель, выпрямитель, два фильтра и задающий генератор, включенный в диагональ питания leH зомоста С2 J . Однако известное устройство не позволяет с высокой точностью измерять . динамическую составляющую сигнала при наличии больщой статической, хараётериэуегся низкой помехозащищенностью, сятределяемой отсутствием частотно-зависи мых и снмметрирукмцих цепей, которые позволяют подавить., синфазные помехи, а также не может быть использовано при Многоточечных измерениях в связи с воз никновением биений выходного сигнала .из-оа влияния каналов друг на друга. Цель изобретения - повышение точноо ги измерений. Поставленная цель достигается тем, что многоканальное устройство для из:Мерения динамнческих деформаций, содер ж(ащее в каждом канале тенэомост, уси|1итель, выпрямитель, два фильтра и задаюший генератор, включенный в диагональ питания тензомоста, снабжено установленными в каждом канале источником опорного напряжения; схемой сравнения, усилителем мощности, инвертирующим усилителем мощности н конденсатором, один из входов схемы сравнения соедине с Источником сшорного напряжения, дру- - с выходом аадаюшего генератс, управляющий вход которого соединен с в хоаом cxeiiffij сравнения, при этом выход звда1оше1г о генераторе черва усипитепь мошносги соединен с перв( вершиной диагонали питания тевзомосга и через инвертирующий усилитель мощности - с i второй вершиной диагонали питания теНзомоста, а выход усилихеля подключен к последовательно соединенным фильтру, выпрямителю,: конденсатору и BTOpoiviy фильтру. На чертеже представлена блок-схема многоканального устройства Для измерения динамических деформаций. Устройство содержит в каждом канале схему 1 сравнения, один из входов которой соединен с источником 2 опорного напряжения, другой - с выходом задаю щего генератора 3 через ключ 4 и усилитель 5 мощности соединен с вершиной диагонали питания тензомоста 6 и через инвертирующий усилитель 7 мощности с другой верщиной диагонали питания тензсмоста 6. Измерительная диагональ тензомоста 6 подключена к электрической цепи из последовательно соединенных дифференциального усилителя 8, полосового фкльтра -9, выпрямителя 1О, . конденсатора 11, фильтра 12 низких частот и регистратора (не показан), а также пос ледовательно соединенных повторителя 13 напряжения и цопогшитепьного ключа 14, подсоединенного к усилителю 5 мощности. Устройство работает следующим о азом. Амплитуда задающего генератора 3 стабилизируется схемой 1 сравнения, которая сравнивает. выходные напряжения задающего генератора Э и источника 2 опорного напряжения, и выдерживает его с точностью, отределяемой стабильностью источника 2 опорного напряжения. Выходное напряжение задаклцего генератора 3 через замкнутый ключ 4, nociyпает на усилитель 5 мощности и инвертирукйпкй .усилитель 7 мощности, выходные напряжения которых соответственно равны U(t) UQ5in( (1) U2(t) (u) , (2) где UQ - амплитуда сигнале, tOg - угловая частота, в - начальная фа;эа. При этом тензомост 6 питается двухпопярным напряжением, которое с учетом (1) и (2) равно t(t/-U2(tJ.fUsfn(u)j,t.e). (3) Питание тЬнзомоста 6 двухпопярньи напряжением позволяет симметрировать ли3 . .3 НИИ связи тензомоста б и симметрично подключать к измерительной диагонали дифференциальный усилитель 8, что позволяет подавить синфазную помеху, наво дяшуюся на тензомост 6 и его линии связи. Полосовой фильтр 9 пропускает сигналь в ncMioce частот со ч- S . Применение полосового фильтра 9 позволяет подавить помеху общего вида в поло се частот от О до tOg -5 и от + и до бесконечности, т.е. помех промь1шленной частоты и её гармоник не Iвлияют напроцесс измерения4 При воздействии на тензомост 6 статической и динамической составляющих деформа1Ши выходное напр51жение полосового фильтра 9 равно . U(t)K,,Uj,l + /WC05(«t-fy| ) тсооз Hi + 0i,/i(4) где М - 2соэффициент модуляциии/ - начальная модулирукяцего сигнала; i - угловая частота модулирукндего сигнала; К - коэффициент передачи тензомоста 6, дифферен шального усилителя 8 и пспосового фидьтра 9. Дпя выдепения динамической сосгавля шей сигнала напряжение У Н преобразуг бтся шпрямителем 1О и равно . , f Oft . U (t) К К- и -|.|(14М Sfn я) - и к А1 Z О Л Iij. C0321CtU.t + -Sin(2KlO+.«)i . - sinCafctu-iZhjl , () где к 2 - коэффициен передачи вьшрямителя 10. В сигнале Ц( i ) содержатся 5Ш11ые высокочастотные составпяюшве с час Члтамв 2 Ки; и (2Kui- + ft ) и дннашческая составляющая 034 . Для выделения сиЬнала ) применяется конденсатор 11, не пропускающий п ос трянную сое тавл я юшую. chr нала U4 ( ) и фильтр 12 низких частот, не пропускакдций на регистратор высокочастотные составая1 Шие с частогами 2Кы н ные составая1 и1 2К CUjj 4 и; Для достижения высокой точности преобразования неооходимо, чтобы выпрями тель 1О работал на линейисл участке характеристики, независимо от веянчины динамической составляющей Деформации, для чего тензомост 6 имеет начальный разбаланс, который выёодит выпрямитель 10 в линейную зону. Для повышения точности преобразования при многоточечных измерениях выходное напряжение задакнцего генератора 3 первого канала через повтори тель 13 напряжения и замкнутый дополнительный ключ 14 поступает на усилитель 5 мощности всех остальных канаЛ{Ш измерения, при атом ключ 14 в этЬх каналах разомкнут. Такая стгуктура измерения позволяет исключить биения в выходном сигнале, обусловленные влиянием каналов друг на друга. Таким образом повышение точности измерения достигается за счет стабилизации амплитудЬ задакяце го генератора 3 путем сравнения амплитуды переменного напряжения генератора 3 с постоянным напряжением источника опорного напряжения. Применение симметричного питания тензомоста 6 и по лосовото фильтра 9 позволяет подавить помехи как синфазные, так и дифференц альные. Работа выпрямителя 10 в линейной области за счег введения начала ного разбаланса, а также питание всех каналов при многоточечных измерениях от однсго генератора 3 аоэвопяег исклю чить биения, т.е. повысить точность яэ- мерения.

МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТ.РОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЙЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ, содержашее в кажяом канале тензомост, усилитель, вьшрямитель, два фильтра и задаюш:йй генератор, включенный в диагональ питания тенэомосга, отличающее - с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено установленными в каждом канале источником опорного напряжения, схемой сравнения, усилителем мошности, инвертирующим усилителем мощности и конденсатором, один из входов схек;ы .сравнения соединен с источникомопорного напряжения, другой - с выходом задающего генерйтора, управляющий вход которого соединен с выходом схемы сравнения. - :, при этом выход задающего генератора чер)ез уси-, ли гель мощности соединен с первой вершаной диагонали питания тензбмоста и через инвертирующий усилитель мощности - с (Л второй верШинЫ) диагонали питания тензомоста, а выход усилителя подключен к последовательно соединенным фильтру, выпрямителю, конденсатору и второму фильтру. 4 00 СО о 00