Устройство для возбуждения непрерывных колебаний струны Советский патент 1985 года по МПК G01L1/10 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для возбуждения непрерьшных колебаний струны струнного преобразователя с одной электромагнитной катушкой возбуждения в режиме свободных колебаний.

Известно устройство для измерения деформаций в бетоне, содержащее генератор периодических импульсов, струнный тензометр с электромагнитной катушкой возбуждения, измеритель, усилитель-фазоинвертор-ограничитель, ждущий мультивибратор, усилительограничитель, триггер Шмидта, эмиттерные повторители, причем генератор периодических П-)Ф1пульсод подключен к входу блока управления замыкающего контакта, вькод которого через катушку возбуждения струнного тензометра, усилитель-фазоинверторограничитель и ждущий мультивибратор подключен к выводу потенциометра, который через блок управления размыкающего контакта, емкость, усш1Ительограничитель, триггер Шмидта, первый эмиттерный повторитель подключен к преобразователю частоты в напряжение, выход которого соединен через диод с регулирующим контактом потенциометра и через фильтр низких частот и второй эмиттерный повторитель с измерителем

ОД.

Недостатками данного устройства Является то, что в результате неточного определения момента выработки и длительности возбуждакндего импульса имеют место дополнительные фазовые сдвиги, требуется большая мощность возбуждения и возникает потеря информадии на выходе устройства, вызванная отключением измерительной части схемы от катушки тензометра во время действия импульса возбуяйдения.

Наиболее бхшзким по технической сущности к изобретению является устройство для возбуждения колебаний струны, содержащее струнный преобразователь с одной электромагнитной катушкой возбуждения, генератор импульсов, коммутатор и регистратор, причем электромагнитная катушка струнного преобразователя через коммутатор подсоединена к выходу генератора импульсов и входу регистратора 2 ,

Известное устройство не обеспечивает высокой степени стабильности колебания струны, ч-ю обуславливается

дополнительными фазовыми сдвигами, вызванными неточным определением момента выработки и длительности возбуждающего импульса, подаваемого для поддержания непрерывных колебаний, а также большая мощность возбуждения.

Цель изобретения - повышение стабильности колебаний струны и уменьшение мощности импульса возбуждения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для возбуждения непрерывных колебаний струны, содержащее струнный преобразователь с одной катушкой возбуждения, генератор импульсов, коммутатор и регистратор, введены схема управления генератором, состоящая из усилителя, детектора, фильтра низких частот, компаратора уровня, первой и второй схем совпадения, усилителя-ограничителя и умножителя частоты с коэффициентом умно-, жения, равным двум, а катушка возбуждения через коммутатор подключена к выходу генератора и к входу усилителя, к выходу которого подключены входы детектора, усилителя ограничителя, регистратора и умножителя частоты, ВЫХОД детектора через фильтр низких частот подключен к компаратору уровня, выходы умножителя частоты и усилителя-ограничителя подключены к входам первой схемы совпадения, выход которой подключен к одному входу второй схемы совпадения, к второму входу которой подключен выход компаратора уровня, а выход подключен к входу управления генератором.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - временная диаграмма его работы.

Устройство содержит струнный преобразователь с одной электромагнитной катушкой 1, усилитель 2, детектор 3, фильтр 4 низких частот, компаратор 5 уровня, умножитель 6 частоты с коэффициентом умножения, равным двум, первую 7 и вторую 8 схемы совпадения, генератор 9, коммутатор 10, усилитель-ограничитель 11, имеющий выход к регистратору 12.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 9 вырабатывает импульсы прямоугольной формы положительной полярности и работает в режиме внешней синхронизации, причем частота и длительность импульсов определяется

3 . 115 схемой управления генератором. Собственная частота колебаний генератора 9 выбирается ниже, чем частота, определяемая схемой управления генератором.

Схема управления генератором работает следующим образом, х

Поступающий от генератора 9 импульс прямоугольной формы возбуждает свободные колебания струны струн ного преобразователя 1. Возникающие свободные колебания струны индуцируют ЭДС (фиг. 2а) в электромагнитной катушке струнного преобразователя 1, которые через коммутатор 10 поступают на вход усилителя 2, усиленные им сигналы для выделения огибающей затухающих колебаний поступают через детектор 3 (фиг. 26) на фильтр 4 низких частот, с выхода которого сигнал (фиг. 2в) поступает на вход компаратора 5. В момент спадания амплитуды сигнала затухающих колебаний до заданного на выходе компаратора 5 уровня (фиг. 2в) вырабатьшается положительный 11мпульс (фиг. 2г), который поступает на один из входов схемы 8 совпадения. Сигнал с выхода усилителя 2, кроме того, поступает на вход умножителя 6 частоты с коэффициентом умножения, равным двум, и на вход усилителя-ограничителя 11, сигналы (фиг. 2д) с выхода умножителя 6 частоты и усилителя-ограничителя 11 (фиг. 2е) поступают на входы схем 7 совпадения, на выходе которой появляются сигналы прямоугольной формы положительной полярности, соответствующие первой четверти периода синусоидальньге затухакнцих колебаний, снимаемьпс с электромагнитной катушки струнного преобразователя 1 (фиг.2ж) Эти и пyльcы поступают на один из входов схемы 8 совпадения, на другой вход которой поступает сигнал поло«снжельной полярности с компаратора

5 уровня (фиг. 2г) в момент совпадения амплитуды затухающих колебаний до уровня заданного на компараторе 5 На выходе схемы 8 совпадения формируется сигнал (фиг. 2з) прямоугольно формы положительной полярности с длительностью, равной 1/4 периода затухающих синусоидальных колебаний индуцируемой ЭДС в электромагнитной катушке струнного преобразователя 1.

Импульсы с выхода схемы 8 совпадения поступают на вход управления генератора 9, в результате этого на выходе генератора 9 возникают высоковольтные импульсы отрицательной полярности, длительность которых равна 1/3 периода свободных колеба- НИИ струны, а период следования равняется времени спада амплитуды затухакйдих колебаний до уровня, заданного на компараторе 5 (фиг.2и).

Высоковольтные импульсы прямоугольной формы, положительной полярности с выхода генератора 9 управляют работой коммутатора 10, подключая электромагнитную катушку струнного преобразователя 1 к выходу генератора 9 на время действия импульса возбуждения и отключая его от усилителя 2.

В предлагаемом устройстве автоматически регулируется длительность импульса возбуждения, которая поддерживается равной 1/4 периода колебаний струны и выбирается момент его выработки,который происходит за время первой четверти периода колеба НИИ индуцируемой в электромагнитной катушке струнного преобразователя затухающей ЭДС, но не раньше, чем ее амплитуда достигнет уровня, определяемого компаратором.

Изобретение позволяет снизить мощность импульсов возбуждения и существенно повысить стабильность колебания струны.

,

6

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУВДЕНИЯ НЕПРЕРЫВНЫХ КОЛЕБАНИЙ СТРУНЫ, содержащее струнный преобразователь с одной катушкой возбуждения, генератор импульсов, коммутатор и регистратор, .отличающееся тем, что, с целью повьшения стабильности колебаний струны и уменьшения мощности импульса возбуждения, в него введены схема управления генератором. состоящая из усилителя, детектора, фильтра низких частот, компаратора уровня, первой и второй схем совпадения, усилителя-ограничителя и умножителя частоты с козффициентом умножения, равным двум, а катушка возбуждения через коммутатор подключена к выходу генератора и входу усилителя, к выходу которого подключены входы детектора, усилителя-ограничителя, регистратора и умножителя частоты, выход детектора через фильтр низких частот подключен к компаратору уровня, выходы умножителя частоты и усилителя-ограничителя, подключены к входам первой схемы совпадения., выход которой подключен W к одному входу второй схемы совпадения, к второму входу которой подключен выход компаратора уровня, а выход подключен к входу управления генератором.