Способ измерения сигнала мостовой схемы тензодатчика Советский патент 1986 года по МПК G01R17/10 G01B7/16 H03K17/16 

ческой нагрузки почти в 2 раза. Информация о механической нагрузке содержится в выходном сигнале, среднее значение которого измеряют с помощью гальванометра или вольтметра ФЗО. Устройство j реализующее данный способ содержит: источник 2 питания, усилитель 3 переменного тока, демодулятор 4, управляющий генератор 5, счетчикт

распределитель 6. Преимущество данного способа заключается в расширении функциональных возможностей, которые обеспечиваются за счет возможности измерения пульсаций, что позволяет определять разброс сопротивлений внутри моста и, тем самым, произво-, дить оценку качества тензодатчиков и их разбраковку. 3 ил.

Изобретение относится к области измерения и преобразования сигнала тензорезисторных датчиков. Целью изобретения является повышение, точно- , сти измерения и распшрение функциональных розможностей устройства. Применение предлагаемого способа основано на изменении режима мостовой схемы 1, синхронного управления демодулятором 4 и ключами блока 7 ключей. Обеспечивается компенсация влияния дрейфа нуля и термо-ЭДС входных цепей. с Усредняются параметры тензорезисторов ел и информация об этом содержится в выходном сигнале В. Это обуславливает повьшение точности измерения механи- Nd О) СП Од 1С Од

Изобретение относится к области измерения и преобразования сигнала тензорезисторных датчиков, I Цель изобретения - повышение точности измерения за счет исключения влияния термо-ЭДС и устранения смещения по постоянному току от влияния утечек и расширение функциональных возможностей за счет измерения разбаланса от влияния разброса сопротивлений мостовой схемы тензодатчика, На фиг,1 приведена принципиальная схема одновременной коммутации напряжения питания и выходного сигнала тензодатчика в различные моменты; на фиг.2 временные диаграммы напряжения питания, выходного сигнала датчика, напряжение демодуляции и напряжение генератора; на фиг.З - принципиальная схема для реализации способа измерения сигнала мостовой схемы тензодатчика, где обозначены. Схема для реализации предлагаемого способа содержит мостовую схему 1 тензодатчика, источник 2 питания, усилитель 3 сигнала разбаланса пере менного тока, демодулятор 4, управляющий генератор 5, счетчик-распределитель 6, блок 7 ключей, среднее значение выходного сигнала 8, вьпсодной .сигнал 9 пульсаций, тензорезистор 10, сопротивление которого увеличивается и тензорезистор 11, сопротивление которого уменьшается. Способ реализуется следующим образом. При переключении напряжения источника 2 питания (фиг,2а) мостовой схемы 1 тензодатчика (что соответствует условному повороту моста тензорезис торов против часовой стрелки, как показано на фиг.1) с одновременной коммутацией цепей измерения тензорезисторы 11 моста, работающие на сжатие (со знаком -) и тензорезисторы 10, работающие на растяжение (со знаком +), последовательно перейлючаются при одновременном изменении их полярности, в результате чего выходной сигнал меняет полярность (фиг,26), После усиления и синхронной демодуляции выходной сигнал демодулятора 4 становится однополярным (фиг.2в), т.е. выпрямляется. Выходной сигнал мостовой схемы тензодатчика определяется из вьфажения:и Е (Si.): вых пиг R, ED.. fi5i iSi + Ь , 4 R, R, Rj R/ где R,, R,.,, Rj, R - сопротивления тензорезисторов при отсутствии деформации; uR , дК -изменения сопротивлений ДК,. дК. тензорезисторов при воздействий деформации; -напряжение источника питания. Если 5а iSj} то выражение (1) сводится к виду к,„ В реальной мостовой схеме сопротиR, отливления тензорезисторов чаются по величине, поэтому в каждом положении блока ключей выходной сигнал мостовой схемы будет состоять из среднего значения, постоянного для данной нагрузки, и пульсаций, которые характеризуют величину разброса сопротивлений тензорезисторов внутри моста относительно усредненного сопротивления Rj.f, . Среднее значение выходного сигнала 8,определяющее механическую нагрузку на тензодатчик, измеряют с помощью гальванометра или вольтметра ФЗО, а величину выходного сигнала пульсаций 9,определяющую разбаланс от влияния разброса тензорезисторов моста, измеряют с помощью вольтметра переменного тока, например Ф 219. Применение предлагаемого способа преобразования более подробно иллюстрируется на принципиальной схеме, показанной на фиг.З. Схема работает следующим образом. Напряжение с источника 2 питания подается с помощью восьми ключей бло ка 7 (одновременно включаются только два ключа блока 7) на мостовую схему 1. Выходной сигнал мостовой схемы 1 через восемь ключей (из которых одновременно включены два ключа) подается на вход усилителя 3 переменного тока. Далее сигнал выпрямляется демодулятором 4 и формирует однополярный выходной сигнал 8. Управление синхронной работой блока 7, ключей и демодулятора 4 осуществляется управляющим генератором 5 (фиг.2г). Счетчикраспределитель 6 осуществляет последовательное включение ключей блока 7 Следовательно, при применении предлагаемого способа преобразования, основанного на изменении режима работы мостовой схемы 1 и синхронного управления демодулятором 4 и ключами блока 7 ключей, обеспечивается компенсация влияния дрейфа нуля и термоЭДС входных цепей, усредняются параметры тензорезисторов и информация об этом содержится в выходном сигнале 8. Таким образом, среднее значение выходного сигнала определяет информацию о механической нагрузке, а вели- чина пульсаций е -v/ определяет степень идентичности тензорезисторов. Пульсации могут быть отфильтрованы и их величина выведена на устройство индикации (на фиг.З не показано), например, с помощьйз вольтметра Ф 219. Преимущества предлагаемого способа заключаются в повыщении точности измерений механической нагрузки как минимум в два раза в сравнении с известными и, следовательно, в повьппении точности устройств, где используется предлагаемый способ, например, в технологических процессах, взвещивании, дозировании и т.п., а также в расщирении функциональных возможностей, которые обеспечиваются за счет возможности измерения пульсаций, что позволяет определять разброс сопротивлений внутри моста и тем самым производить оценку качества тензодатчикоБ и их разбраковку. Это позволяет скорректировать технологический процесс изготовления и регулировки номиналов тензорезисторов, а также оптимизировать технологический процесс наклейки тензорезисторов на упругие элементы датчиков. Формула изобретения Способ измерения сигнала мостовой схемы тензодатчика, основанный на коммутации цепей питания и измерения, усилении и демодуляции выходного сигнала, отличающийся тем, что, с целью Повышения точности измерения путем исключения влияния термо- ЭДС и устранения смещения по постоянному току от влияния утечек и расширения функциональных возможностей за счет измерения разбаланса от влияния разброса сопротивлений мостовой схемы датчика, цепи питания и измерения выходного сигнала подключаются одновременно к выводам мостовой схемы на четыре такта, в каждом из которых выводы мостовой схемы заменяются на смежные в одном из выбранных направлений переключения, а демодуляция выходного сигнала производится синхронно с коммутацией мостовой схемы по четырем тактам, при этом по среднему (действующему) значению выходного сигнала определяют измеряемый сигнал, а по величине переменного напряжения (пульсациям) определяют влияние разброса сопротивления тензорезисторов мостовой схемы.

и демодуляции

о.5 6 г а б и генератора

0.

г

8 I а

(риг.г