Тензометрическое устройство для статических измерений Советский патент 1984 года по МПК G01B7/16 

Изобретение относится к измерител Чбй технике, а именно к средствам из мерения деформаций с помощью тензоре зисторных датчиков. Известно тензометрическое устройство, содержащее тензорезисториьй мост, генератор несущей частоты, сое диненный с тензорезисторным мостом через разделительный транзистор и усилитель переменного- тока с демодупятором на выходе, вход которого подключен к измерительной диагонали тензорезисторного моста, а выход демодулятора соединен с резистором нагрузки L13 . Недостатком такого исполнения тен зометрического устройства является низкая точность измерения, связанная с изменением характеристик усилителя и демодулятора во времени и за счет изменения температуры окружающей сре ды. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является тензометрическое устройство для статических измерений, содержащее тензорезисторный мост, генератор, разделительный тран форматор с двумя независимыми входными обмотками, одна из которых соединена с измерительной диагональю тензорезисторного моста, резистор об ратной связи, соединенный параллельно второй входной обмотке, усилитель вход которого соединен с вторичной обмоткой разделительного трансформатора, фильтр верхних частот, соединеннь й с выходом усилителя, демодуля тор, первый вход которого соединен с выходом фильтра верхних частот, а второй - с выходом генератора, демодулятор включен на последовательно соединенные и параллельно включенные резистор нагрузки и емкость фильтра нижних частот, соединенные последова тельно с резистором обратной связи. Демодулятор вьтолнен в виде синхрон ного ключа С21. Недостаток тензорезисторного устройства заключается в том, что глубина обратной связи ограничена и дос тигнуть высокую точность измерения не удается из-за широкополое-ности системы. Цель изобретения - повышение точности измерений. Цель достигается тем, что тензометрическое устройство для- статических измерений, содержащее тензорезис торный мост, генератор, разделительный трансформатор сдвумя независимыми входными обмотками, одна из которых соединена с измерительной диагональю тензорезисторного моста, резистор обратной связи, соединенный параллельно второй входной обмотке, усилитель, вход которого соединен с вторичной обмоткой разделительного трансформатора, фильтр верхних частот, соединенный с выходом усилителя, демодулятор, первый вход которого соединен с выходом фильтра верхних частот, а второй - с выходом генератора, и параллельно включенные резистор нагрузки и емкость фильтра нижних частот, соединенные последовательно с резистором обратной связи, снабжено удвоителем частоты, включенным меж Ду выходом генератора и диагональю питания моста, и преобразователем напряжение - TOIC, включенным между выходом демодулятора и резистором нагрузки, а демодулятор выполнен в виде последовательно соединенных первого, аналогового перемножителя,фильтра нижних частот и второго аналогового перемножителя. На чертеже дана схема тензометрического устройства. Тензометрическое устройство содержит тензорезисторный мост 1, генера-, тор 2, разделительный трансформатор 3 с двумя независимыми входными обмотками 4 и 5. Обмотка4 соединена. с измерительной диагональю тензорезисторного моста 1. Резистор 6 об.ратной связи соединен параллельно второй входной обмотке 5 разделительного трансформатора 3. Кроме того, устройство содержит усилитель 7, вход которого соединен с вторичной обмоткой разделительного трансформатора 3, фильтр 8 верхних частот, соединенный с выходом усилителя 7, демодулятор 9, первый вход которого соединен с выходом фильтра 8 верхних частот, а второй - с выходом генератора 2, параллельно включенные резистор 10 нагрузки и емкость 11 фильтра нижних частот, соединенные последовательно с резистором 6 обратной связи, удвоитель 12 частоты, который включен между выходом генератора 2 и диагональю питания моста 1, преобразователь 13 напряжение-ток, который включен между выходом демодулятора 9 и резистором 10 нагрузки. Э11 Демодулятор 9 BbmonHieH в виде последовательно соединенных первого аналогового перемножителя 14, фильтра 15 нижних частот и второго аналогового перемножитепя 16. Устройство работает следующим образом. Генератор 2 через удвоитель 12 частоты обеспечивает напряжение в диагонали питания моста 2 с частотой, вДвое большей частоты генератора. Напряжение разбаланса тензорезисторного моста 1 с его измерительной диагонали поступает на обмотку 4 разделительного трансформатора 3. Во вторичной обмотке трансформатора 3 возникает напряжение, которое прикладывается к входу усилителя 7. Усиленное напряжение сигнала поступает на фильтр 8 верхних частот, который ослабляет низкочастотные помехи. Затем сигнал демодулируется путем двойного преобразования с использованием аналоговых перемножителей. На вход первого перемножителя поступает напряжение yt)(t) l lUexCOSe(9)oi где К - коэффициент усилителя 7, трансформатора 3, фильтра 8 верхних частот; UujtW)52bH,t- напряжение на измерительной диагонали тензорезисторного моста. На второй вход аналогового переменожителя поступает напряжение с выхода генератора 2, равное U сл t (2) где DO - амплитуда выходного напряжения генератора, йй(, - круговая частота генератора На выходе, аналогового перемножите ля 14 напряжение определяется уравне:U,(t) U(t)-UrW i t Кл .« (COStt, Jitfot)... . где к: К. К К(р - коэффициент передачи преобразователя 1. Напряжение U((i) поступает в фильт 15 нижних частот, который пропускает составляющую «(t)«K;uebv.«)s«i);: (4) itlopM/, VI V у где к;; лд лфци 2 64 с фильтра 15 нижних частот напряжение UqH(4 поступает на вход второго аналогового перемножителя, на выходе которого возникает напряжение ) --Ucp«4 (i - Ur (О kj UBV (1 + . fCos 2tt)ot) - КгUav v.tUexcos 2«0ot. (5) в соответствии с уравнением (5) имеем на выходе второго аналогового перемножителя постоянную составляющую, равную т.е. пропорциональную разбалансу мостовой схемы, переменную составляющую, соответствующую по спектру входному сигналу, равную KjUeyCoS 7.Uot , и пропорциональную разбалансу мостовой схемы по переменному Току. Вторая составляющая используется как источник напряжения обратной связи.. Напряжение с выхода второго аналогового перемножителя поступает на вход преобразователя 13 напряжение-ток, на: выходе которого формируется ток, пропорциональный входному напряжению, без изменения спектрального состава. Выходной ток преобразователя 13 проходит через резистор 10 нагрузки, на котором выделяется часть постоянной составляющей, и через резистор 6 обратной связи. „а котором вьщеляется переменная и постоянная составляющие. Постоянная составляющая отсекается разделительным трансформатором 3, а переменная составляющая и есть напряжение обратной связи. в данном тензометрическом устройстве могут быть использованы тензометР только с резисторными преобразователями механических напряжений, деформаций или перемещений в электрический сигнал, но и индуктивные, емкостные или реохордные преобразователи. Такое исполнение тензометрического устройства позволяет получить узкую полосу пропускания и охватить все элементы, а именно усилитель, фильтр верхних частот и демодулятор, глубокой отрицательной обратной связью, что позволяет повысить точ- ность измерения, так как стабильность коэффициента передач такого устройства определяется стабильностью тензорезисторного моста 1, разделительного трансформатора 3 и резистора 6 обратной связи, которые могут быть легко выполнены с высокой точностью и стабильностью.

0

ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАТИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ, содержащее тензор63исторный мост, генератор, разделительный трансформатор с двумя независимыми входными обмотками, одна из которых соединена с измерительной диагональю тензорезисторного моста, резистор обратной связи, соединенный параллельно второй входной обмотке, усилитель, вход которого соединен с вторичной обмоткой разделительного трансформатора, фильтр верхних частот, соединенный с выходом усилителя, демодулятор, первый вход которого соединен с выходом фильтра верхних частот, а второй - с выходом генератора, и параллельно включенные резистор нагрузки и емкость фильтра нижних частот, соединенные последовательно с ре|зистором обратной связи, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено удвоителем частоты, включенным между выходом генератора и диагональю питания моста, и преобразователем напряжение - ток, включенным между выходом демодулятора и резистором нагрузки, а демодулятор вьшолнен в виде последовательI но соединенных первого аналогового :перемножителя, фильтра нижних частот и второго аналогового перемножителя.