Тензометрическое устройство Советский патент 1987 года по МПК G01B7/16 

составляющую выходного тока диодного оптрона 6 и исключает влияние постоянного напряжения тензомоста 1 на приемную часть диодного оптрона 6. Изменение напряжения на уп равляющем

входе генератора 13 качающейся часто- 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении деформаций.

Цель изобретения - повьпиение точности за счет получения непрерывной амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) измерительного тракта, не зависимой от коэффициента усиления измерительного усилителя,

На чертеже представлена блок-схема тензометрического устройства.

Устройство содержит тензомост 1, источник 2 питания, включенный в диагональ питания тензомоста 1, по- следовательно соединенные измерительный усилитель 3, детектор 4 и регистратор 5, вход измерительного усили- , теля 3 соединен с измерительной диагональю тензомоста ; последовательно соединенные оптрон 6, нагрузочный резистор 7, разделительный конденсатор 8, ключ первым 10 и вторым 11-контактами, генератор 2 пилообразного напряжения, генератор 13 качающейся частоты, делитель 14 напряжения и усилитель-формирователь 15 рабочей точки оптрона 6, выход усилителя-формирователя 15 соединен с входом оптрона 6; двухплатный переключатель 16, .первая плата 17 которого включена во входную ц«гпь измерительного усилителя 3, а вторая плата 18 - в цепь обратной.связи делителя 14 напряжения, выход генератора 12 пилообразного напряжения соединен с втоым входом регистратора 5,

Оптрон 6 состоит из передающего 19 и приемного 20 диодов.

Измерительный усилитель 3 содерит первый и второй преобразователи апряжение - ток, выполненные в виде оследовательно соединенных операионных усилителей 21 и 22, полевых ранзисторов 23 и 24 к токоограничи- ельных резисторов 25 и 26, входной

ты приводит к непрерывному и монотонному изменению частоты его выходного сигнала в шир)оких пределах, что исключает ошибки в снятии АЧХ, обусловленные дискримина1щей частоты .

0

5

0

5

0

5

0

5

переменный резистор 27, включенный через первую плату 17 двухплатного переключателя 16 между инвертирующими входами операционных усилителей 21 и 22, преобразователь ток - напряжение, выполненный в виде операционного усилителя 28 с резисторами 29 и 30 отрицательной обратной связи, первый и второй источники 31 и 32 тока, одни из выходов которых подключены к инвертирующим входам операционных усилителей 21 и 22, фильтр 33, вход которого соединен с выходом операционного усилителя 28.

Делитель напряжения 14 содержит операционный усилитель 34, переменный резистор 35 отрицательной обратной связи, входной резистор 36, который соединен с одним из входов переменного резистора 35 отрицательной обратной связи и подключен к инвертирующему входу операционного усилителя 34, выход которого через вторую плату 18 двухплатного переключателя 16 подключен к другому входу перемен- . ного резистора 35 отрицательной обратной связи.

Усилитель-формирователь 15 рабочей точки оптрона 6 выполнен на операционном усилителе с внешней целью смещения, что позволяет выбирать рабочую точку оптрона 6 на середине линейного участка его выходной характеристи- ки.

Приемная часть (диод 20) диодного оптрона, включенная в измерительную диагональ тензомоста 1, работает как гальванически развязанный управляемый источник тока. Управление амплитудой тока осуществляется световым потоком, идущим от передающим части (диод 19) диодного оптрона 6. Такое включение приемной части (диод 20) диодного оптрона 6 позволяет непосредственно подавать измерительный сигналы на вход измерительного усилителя 3, что исключает необходимость шунтирования одного из плеч тензомоста 1. Нагрузочный резистор 7 предохраняет приемную часть (диод 20) диодного оп- трона 6 от шунтиро.вания резисторами тензрмоста 1, Разделительный конденсатор 8 предназначен для передачи переменной составляющей выходного тока диодного оптрона 6 и для исключения влияния постоянного напряжения тензомоста 1 на приемную часть диодного оптро.на 6, Усилитель-формирователь 15 рабочей точки диодного оптрона 6 формирует постоянную составляющую тока, текущего через передающую часть оптрона 6, за счет чего выбирается рабочая точка оптрона 6 и переменную составляющую синусоидального вида с изменяющейся частотой. Делитель 14 напряжения предназначен для изменения уровня сигнала генератора 13 качающейся частоты в соответствии с изменениями положения двухплатного переключателя 16, .

Генератор 12 пилообразного напряжения предназначен для выработки сигнала, изменяющегося во времени по линейному закону, определяющему изменение абсциссы АЧХ.

Генератор 13 качшощейся частоты предназначен для выработки на его выходе синусоидального напряжения постоянной амплитуды и частоты, непрерывно и монотонно изменяющейся в COOT ветствии с уровнем сигнала на его управляющем входе.

Детектор 4 служит для выработки на выходе постоянного напряжения, величина которого прямо пропорциональ- на эффективному значению переменного напряжения, поступающему на его вход Двухплатный переключатель 16 предназначен для одновременного изменения коэффициента усиления измерительного усилителя 3 и коэффициента деления делителя 14 напряжения, а также позволяет нормировать АЧХ, т.е. делать ее независимый от коэффициента усиле ния измерительного усилителя 3,

Тензометрическое устройство работает следующим образом.

Перед снятием АЧХ на выходе измерительного усилителя 3 посредством балансировки тензомоста 1 устанавли- вается нулевое выходное напряжение,

В режиме снятия АЧХ контакт О ключа 9 подключает приемную часть оптрона 6 через нагрузочный резистор

7, )аэделительный конденсатор 8 и второй контакт 11 ключа 9 к входам измерительного усилителя 3 и одновременно запускает генератор 12 пилообразного напряжения, на выходе которого появляется сигнал, изменяющийся во времени по линейному закону, начиная от нулевого уровня. Изменение напряжения на управляющем входе генератора 13 качающейся частоты приводит к непрерывному и монотонному изменению частоты его выходного сигнала в широких пределах. Выходное напряжение генератора 13 качающейся частоты через делитель 14 напряжения, усилитель-формирователь 15, диодный оп- трон 6 поступает с сильно ослабленной амплитудой на вход измерительного усилителя 3,

При этом передаваемый сигнал не искажается, так как не происходит шунтирование одного из плеч тензомоста I.

На выходе измерительного усилителя 3 возникает отклик на входной синусоидальный сигнал, изменяющийся по частоте. Выходной сигнал измерительного усилителя 3 после выпрямления и сглаживания детектором 4 поступает на первый вход регистратора 5, обеспечивающего формирование ординаты АЧХ, в то время как абсцисса АЧХ формируется под воздействием сигнала генератора 12 пилообразного напряжения, поступающего на второй вход регистратора 5, При экспотенциальной зависимости частоты выходного сигнала от напряжения на управляющем входе генератора 13 качающейся частоты регистратор 5 построит АЧХ тензомет- рического устройства в логарифмическом по абсциссе и в линейном по ординате масштабах.

Формула изобретения

Тензометрическое устройство, содержащее тензомост, источник питания, включенный в диагональ питания тензомоста, измерительный усилитель, включенный в измерительную диагональ тензомоста, оптрон, нагрузочный резистор, генератор пилообразного напряжения, делитель напряжения, ключ и регистратор, отличающее- с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено двухплатньгм переключателем, первая плата которо го включена во входную цепь измерительного усилителя, а вторая плата - в цепь -обратной связи делителя напряжения, генератором качающейся частоты, вход которого соединен с выхо- ;дом генератора пилообразного напряжения, а выход - с входом делителя напряжения, усилителем, вход которого соединен с выходом делителя напряжения, выход - с входом оптрона, раз делительным конденсатором, первая обкладка которого соединена с первым выводом нагрузочного резистора, детектором, вход которого соединен с

Ю

выходом измерительного усилителя, а выход - с .первым входом регистратора, второй вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, второй вывод нагрузочного резистора соединен с первым выходом оптрона, первый контакт ключа включен между второй обкладкой разделительного конденсатора, первой вершиной измерительной диагонали тензомоста и входом генератора пилообразного напряжения, а второй контакт включен между вто-. рым выходом оптрона и второй вершиной измерительной диагонали тензомоста.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении деформаций. Целью изобретения является повышение точности за счет получения амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) ;измерительного тракта, не зависимой ОТ коэффициента усиления измеритель- ного усилителя. Указанная цель достигается тем, что генератор 13 качающейся частоты позволяет получать непрерывное во времени изменение частоты входного сигнала, двухплатный переключатель 16 нормирует АЧХ, т,в, делает ее не зависимой от коэффициец- та усиления измерительного усилителя 3, усилитель-формирователь 15 рабочей точки onl poHa 6 позволяет выбирать рабочую точку оптрона 6 на середине линейного участка его выходной характеристики, нагрузочный резистор 7 предохраняет приемную часть диод- ноГо оптрона 6 от шунтирования резисторами тензомоста I, разделительный ;конденсатор 8 передает переменную С (Л