Тензометрическое устройство Советский патент 1987 года по МПК G01L1/22 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения механических нагрузок в широком диапазоне быстроменяющихся температур.

Целью изобретения является повышение точности измерений в широком диапазоне быстроменяющихся температур .

На чертеже изображена функциональ- ная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит тензорезисто- ры 1-6, усилители 7 и 8 с фиксированным смещением, масштабные квадраторы 9 и 11, умножитель 10, сумматор 12 и усилитель 13, Тензорезис- торы 1-6 образуют две мостовые схемы 14 и 15 с общей диагональю в виде тензорезисторов 3 и 4. Точки 16 и 17

общей диагонали мостовых схем подключены к клеммам 18 и 19 питания.Точки 10 и 21 измерительной диагонали схемы 14 соединены с входами усилителей 7 и 8 с фиксированным смещени- ем и с входом масштабного квадратора 9. Точки 20 и 22 измерительной диагонали тензомоста 15 соединены с входом масштабного квадратора 11 и с одним из входов умножителя 10, второй вход которого подключен к выходу усилителя 8 с фиксированным смещением.

(U, ,и,) Д U,+a.u4a U а +a,U, +(,U, )U,,+a .U , (2)

где-коэффициенты a -a находят c помощью обработки экспериментальных данных в процессе метрологических испытаний тензометрического устройства. Возможность представления градуиро ночной характеристики тензопреобразо- вателя в виде (2) следует из соблюдения асимметрии каналов передачи информации о L и Т. Нелинейная зависимость оценки полезной нагрузки L от температуры Т отслеживается с помощью членов вьфажения (2), нелине.йно зависящих от и и Ц. . При этом заданна-я точность оценки легко достигается за счет уменьшения или увеличения числа членов полинома (2). Например, повышение точности измерений можно достигнуть путем введения в выражение (2) кубичных членов;

(U ,и,) , 11.(ЗУ

Выходы масштабных квадраторов 9 и 11, усилителя 7 с фиксированным смещением и умножителя 10 соединены с входами сумматора 12,выход которого под- ключен к входу усилителя 13.

Электрическая схема тензопреобра- зователя состоит из двух мостовых схем 14 и 15. Тензомост 14 образуют тензорезисторы 3-6, а тензомост 15 - тензорезисторы 1-4.

Тензорезисторы 1-6 находятся в одинаковых температурных условиях. С точек 20 и 21 измерительной диагонали тензомоста 14 снимают сигнал U , а с точек 20 и 22 измерительной диагонали 15 - сигнал и. Оба сигнала U, и и несут информацию об измеряемой механической нагрузке L и о температуре Т тензорезисторов, т.е.

и f, (L, Т) и„ f,(L, Т)

(1)

где- f и f - в общем случае нелинейные функции, причем

fi fa т.е. каналы передачи информации об

L и Т являются асимметричными.

Представим градуировочную характеристику двухмостового тензопреобразо- вателя в виде:

Работа устройства осуществляется соответствии с алгоритмом, опредеяемым выражением (2).

Сигнал и , снимаемый с точек 20 и 21 мостбвой схемы 14, подается одновременно на входы усилителей 7 и 8 с фиксированным смещением и масштабного квадратора 9. На выходе усилителя 7 с фиксированным смещением формируется сигнал, равный + а U( , который подается на один из входов сумматора 12. На второй

вход сумматора 12 поступает сигнал, равный а и, с выхода масштабного квадратора 9. Сигнал с выхода усилителя 8 с фиксированным смещением, равный а + а Ц , подается на один

из входов умножителя 10,

Сигнал и,, снимаемый с точек 20 и 22 мостовой схемы 15, подается одновременно на второй вход умножителя 10 и на вход масштабного квадратора 11 (структура его аналогична структуре масштабного квадратора 9)

Сигнал с выхода умножителя 10, равный (а 5 + а и)и„, подается на третий вход сумматора 12, на четвер- тьш вход которого поступает выходной сигнал масштабного квадратора 11, равный ,. На выходе сумматора 12 формируется сигнал, равный по величине измеряемой механической нагрузке L согласно (2). Усилитель 13 усиливает выходной сигнал сумматора 12 до величины, удобной для регистрадии сигнала.

Таким образом, представление гра- дуировочной характеристики двухмосто вого тензопреобразователя в виде полинома (2) позволяет учесть нелинейную зависимость аддитивной и мультипликативной чувствительности тензо- преобразователя к температуре и, следовательно повысить точность измерений, а также существенно .упростить устройство обработки выходных сигналов мостовых схем тензопреобра- зователя. При этом значительно упрощается задача управления сложностью устройства обработки для достижения заданной точности измерений за счет

Редактор А. Лежнина Заказ 7890/36

Составитель А. Пашков Техред; М. Ходанич

Корректор;

Тираж 799Подписное

ВНИИПИ Государственного ко митета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

O

5

0

5

0

введения или искпючения дополнительных членов полиномиальной градуи- ровочной характеристики тензопреобразователя.

Формула изобретения

Тензометрическое устройство, содержащее двухмостовой тензопреобразо- ватель, первый выход которого соединен с первым входом умножителя, а второй выход - с входами первого и второго усилителей с фиксированным смеще йием, при этом выход умножителя соединен через первьш вход сумматора с усилителем, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения в широком диа- пазоне быстроменяющихся температур, в него введены первый и второй масштабные квадраторы, выходы которых соответственно подключены к второму и третьему входам сумматора, к четвертому входу которого подключен выход первого усилителя с фиксированным смещением, причем первьш выход тензопреобразователя соединен с входом первого масштабного к.вадратора, а второй выход - с входом второго масштабного квадратора.

Корректор; С, Черни

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерений механических нагрузок в широком диапазоне быстроменяющихся температур и позволяет повысить точность измерения в широком диапазоне быстроменяющихся температур. Работа устройства осуществляется в соответствии с алгоритмом, определяемым представленным алгебраическим вьфаже- нием. Устройство содержит тензорезис- торы , усилители 7 и 8, масштабные квадраторы 9 и 11, умножитель 10, сумматор 12 и усилитель 13. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет представить градуировочную характеристику тензопреобразователя как зависимость полезного сигнала от выходных показаний, мостовых схем 14 и 15 в виде квадратичного полинома. Точность измерений обеспечивается за счет учета нелинейного влияния температуры на аддитивную и мультипликативную чувствительность тензо- преобразователя с помощью нелинейных членов градуировочной характеристики. Упрощение известного устройства достигается за счет представления градуировочной характеристики тензопреобразователя как зависимости полезной нагрузки от выходных показаний мостовых схем 14 и 15 в явном виде. 1 ил. с s@ (Л с: ГЧЭ се а