Устройство для измерения температуры и деформации Советский патент 1987 года по МПК G01K7/16 G01B7/16 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения температуры и деформации.

Целью изобретения является повьше- ние точности измерения путем уменьшения влияния на результат измерения сопротивлений соединительных проводов.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство содержит источник 1 стабилизированного тока, образцовый резистор 2, первый 3 и второй 4 тер- мотензопреобразователи, коммутатор 5 с блоком 6 управления, четыре операционных усилителя 7-10, каждый из которых охвачен стопроцентной отрицательной обратной связью, и восемь резисторов 11-18 с одинаковым сопротивлением R. Термотензопреобразователи 3 и 4 должны иметь одинаковое начальное сопротивление, одинаковые температурные коэффициенты и одинаковые коэффициенты тензочувствительности. При этом они должны быть закреплены на объекте таким образом, чтобы при воздействии деформации сопротивление одного из них увеличивалось на величину ЛКд, а сопротивление другого уменьшалось на величину ЛК.

Устройство в такте измерения температуры работает следующим образом.

В состоянии условного нуля темпе- ратур каждый из термопреобразователей 3 и 4 имеет значение сопротивления RQ. Значение сопротивления образцового резистора 2 выбирается равным 2R . При этом выводы указанных эле-

ментов подключают к операционным уси- 40 с выхода усилителя 8, а на неинвенти- лителям 7, 8 и 10 посредством комму- рующий вход - напряжение с образцово- татора 5, на который подается соот- го, резистора 2, термотензопреобразо- ветствующий сигнал с блока 6 управле- вателей 3 и 4 и соединительных про- ния, следующим образом: потенциаль- водов 23-25, в результате чего на . ные выводы 19 и 20 образцового резис- 5 его выходе формируется напряжение, тора 2 - соответственно к неинвенти- линейно связанное с измеряемой температурой

рующим входам операционных усилителей 7 и 8, первый потенциальный вьшод 21 термотензопреобразователя 3 - к неин- вентирующему входу операционного усилителя 10. Вюрой потенциальный вывод 24 т ермотензопреобразователя 4 постоянно соединен с неинвентирую- щим входом операционного усилителя 9. В связи с тем, что сопротивление термотензопреобразователя 3, испытывающего деформацию растяжения, изменяется на величину - &Rj,, а сопротивление термотензопреобразователя 4,

и,

-41.

U R.

50 где I

ст

ВЫХ -ст T

- стабильный ток, создаваемый стабильным источником 2 тока.

В такте измерения деформации с по- ег МОЩЬЮ коммутатора 5 к операционным усилителям 7, 8 и 10 подключены соответственно только потенциальные выводы 21, 26 и 27. В этом случае на выходе операционного усилителя 9 фор

5

0

испытывающего деформацию сжатия - на iRjjj то суммарное сопротивление термотензопреобразователей 3 и 4 не зависит от деформирующего воздействия. При изменении температуры сопротивление каждого из термотензопреобразователей изменяется на величину UR. При данной схеме включения операционных усилителей они имеют высокое входное сопротивление, поэтому результат измерения не зависит от сопротивления проводов, посредством которых усилители подключены к образцовому сопротивлению и термотензо- преобразователям, и переходных сопротивлений коммутатора. Операционный усилитель 10 работает по схеме неин- вентирующего уснлителя с коэффициентом усиления 2. На его вход поступает напряжение с термотензопреобразо- вателя 4 и соединительного провода 23. На инвентирующий вход третьего операционного усилителя 9- воздействует напряжение с выхода операционного усилителя 10, а на неинвертирующий вход - напряжение, пропорциональное сопротивлению соединительного провода 23, в результате чего на его выходе формируется сиг0 нал, пропорциональный сопротивлению термотензопреобразователя 4. Это напряжение поступает на неинвентирую- щий вход второго операционного уснлителя 8, на инвертирующий вход которо5 го поступает напряжение, снимаемое с термотензопреобразователей 3, 4 и соединительных проводов 23-25. На инвентирующий вход первого операционного усилителя поступает напряжение

5

и,

-41.

U R.

I

ст

ВЫХ -ст T

- стабильный ток, создаваемый стабильным источником 2 тока.

В такте измерения деформации с по- МОЩЬЮ коммутатора 5 к операционным усилителям 7, 8 и 10 подключены соответственно только потенциальные выводы 21, 26 и 27. В этом случае на выходе операционного усилителя 9 формируется сигнал, пропорциональный сопротивлению термотензопреобразова- теля 4, а на выходе усилителя 7 - сигнал, линейно связанный с измеряемой деформацией.

-41

ст

uR,

и не зависящий от сопротивления соединительных проводов 23-25.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры и деформации, содержащее последовательно соединенные образцовый peзистор, первый и второй термотензо- прёобразователи, подключенные к первому и второму выходам источника тока, два операционных усилителя, четыре резистора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения путем уменьшения влияния на результат измерения сопротивлений соединительных проводов, в него дополнительно введены два операционных усилителя, четьфе резистора, блок управления и коммутатор, управляющий вход которого подключен к блоку управления, первый и третий входы соединены с потенциальными выводами образцового резистора, второй и четвертый входы соединены с первьм потенциальным вьшодом первого термотен

Редактор Э.Слиган

Составитель В.Куликов Техред А.Кравчук

Заказ 1298/41

Тираж 777Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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

fO

f520 . 30 25

зопреобразователя, второй потенциальный вьшод которого подключен к пятому входу коммутатора, первый и второй выходы коммутатора подключены к неин- вентирующему входу первого операционного усилителя, третий и пятый выходы соединены с неинвентирующим входом второго операционного усилителя, шестой вход коммутатора соединен с первым потенциальным выводом второго термотензопреобразователя, второй потенциальный вьшод которого подключен к неинвентирующему входу третьего операционного усилителя, а четвертый и шестой выходы соединены с неинвентирующим входом четвертого операционного усилителя, при этом выход первого операционного усилителя через цепочку из последовательно соединенных всех резисторов соединен с .шиной нулевого потенциала и вторым выводом источника тока, инвентируто- щие входы первого, второго, третьего и четвертого операционных усилителей соединены соответственно с точками соединения первого и второго, третьего и четвертого, пятого и шестого, седьмого и восьмого резисторов, а выходы второго, третьего и четвертого операционных усилителей соединены соответственно с точками соединения второго и третьего, четвертого и пятого, шестого и седьмого резисторов.

Корректор А.Зимокосов

Изобретение относится к измери-. тельной технике и позволяет повысить точность измерения. Устройство содержит источник 1 стабилизированного тока, образцовый резистор 2, термотен- зопреобразователи 3 и 4, коммутатор 5 с блоком 6 управления, операционные усилители 7 - 10 и резисторы 1 1 - 18. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет уменьшить влияние на результат измерения сопротивления соединительных проводов. При данной схеме включения операционных усилителей 7-10 они имеют высокое входное сопротивление, поэтому результат измерения не зависит от сопротивления проводов, посредством которых операционные усилители 7-10 подключены к образцовому сопротивления 2 и термотензопреобразователям 3 и 4, и переходных сопротивлений коммутатора 5. 1 ил. § (Л со о 00 00 ел