Тензометрическое устройство Советский патент 1988 года по МПК G01B7/16 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к аппаратуре преобразования сигналов тензометрического моста в цифровой код, и может быть использовано для измерения деформаций тензорезистивными датчиками.

Целью изобретения яв.чяется повышение точности за счет использования в качестве опорного напряжения аналого-цифрового преобразователя напряжения, сформированного из нанряжения питания моста и усиливаемого тем же элементом устройства, что и выходное напряжение темзометричес- кого моста, а также введением в качестве такого элемента дополнительного усилителя с коэффициентом усиления, близким к требуемому суммарному коэффициенту усиления всего тракта.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - вариант выполнения управляемого делителя импульсного напряжения; на фиг. 3 - .временные диаграммы работы звеньев тензометрического устройства.

Тензометрическое устройство содержит блок 1 управления с задающим, двумя стробирующими и двумя синхронизирующими выходами 2-6, блок 7 .питания, вход которого соединен с задающим выходом 2 блока 1 управления, тензометричес- кий мост 8, диагональ питания которого соединена с выходом блока 7 питания, дифференциальный усилитель 9 входы которого соединены с измерительной диагональю тензометрического моста 8, регулируемый усилитель 10, информационный вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя 9, переключатель 1 1 коэффициента усиления регулируемого усилителя 10, соединенный с управляющим входом этого усилителя, управляемый делитель 12 импульсного напряжения с основным и дополнительным выходами, выполненный, например, в виде цепочки последовательно соединенных трансформаторов, имеющих секции обмоток с отводами, коммутатор 13 с информационными входами 14 и 15 и управляющими входами 16 и 17, соединенными соответственно с последовательно соединенными основным выходом управляемого делителя 12 и выходом регулируемого усилителя 10, с дополнительным выходом управляемого делителя 12 и синхронизирующими выходами 5 и 6 блока 1 управления, дополнительный усилитель 18 с коэффициентом усиления, близким к суммарному требуемому коэффициенту усиления всего тракта, две одинаковые цепочки из последовательно соединенных синхронного демодулятора 19 и 20, фильтра 21 или 22, согласующего усилителя 23 или 24, и соединенный своими информационным и опорным входами с выходами согласующих усилителей 23 и 24 аналого-цифровой преобразователь 25. Инфор

мационные входы синхронных демодуляторов 19 и 20 соединены с выходом до- полнит ельного усилителя 18, а их управляющие входы - соответственно с стробирующими выходами 3 и 4 блока 1 управления.

Вариант выполнения управляемого делителя 12 показан на фиг. 2.

Управляемый делитель содержит два повторителя 26 и 27 напряжения, входной трансформатор 28 с первичной 29 и вторичной 30 обмотками, промежуточный трансформатор 31 с первичной многосекционной 32 и вторичной односекционной 33 обмотками, и выходной трансформатор 34 с

5 первичной многосекционной 35 и вторичной односекционной 36 обмотками, а также переключатели 37 и 38 секций обмоток 32 и 35.

На фиг. 3 представлены временные диаграммы напряжений в следующих точках

0 схемы, показанной на фиг. 1; 39 - на задающем выходе 2 блока 1 управления; 40 - на выходе блока 7 питания; 41 - на синхронизирующем выходе 5 блока 1 управления; 42 - на синхронизирующем

5 выходе 6 блока I управления; 43 - на стробирующем выходе 3 блока 1 управления; 44 - на стробирующем выходе 4 блока I управления; 45 - на измерительной диагонали тензометрического моста 8; 46 - на выходе дополнительного усили0 теля 18.

Устройство работает следующим образом. Импульсный сигнал 39 с задающего выхода 2 блока 1 управления поступает на вход блока 7 питания, который формирует двухполярное импульсное напряжение несу5 щей частоты, поступающее на диагональ питания тензометрического моста 8 и с нее - на вход управляемого делителя 12. С измерительной диагонали тензометрического моста 8 сигнал 45, содержащий выбросы, возникающие из-за переходных процессов

в измерительных цепях, подается на входы дифференциального усилителя 9, с выхода которого усиленный сигнал поступает на вход регулируемого усилителя 10, коэффициент усиления которого задан положением

5 переключателя 11 коэффициента усиления. На выходе управляемого делителя 12 формируется компенсирующее напряжение, величина и фаза которого устанавливается соответствующими регулировочными элементами, входящими в состав регулируемого

0 делителя 12. Величина компенсирующего напряжения подбирается такой, чтобы после алгебраического сложения с сигналом на выходе регулируемого усилителя 10 оставалась заданная доля полной величины упомянутого сигнала на выходе усилителя 10. На

5 входы 14 и 15 измерительного напряжения и опорного напряжения коммутатора 13 поступают близкие по величине разностный сигнал с блоков 10 и 12 и опор1404808

34

ный сигнал с блока 12, которые побирующим выходами, блок питания, управ- появлений стробирующих сигналов 41 или 42ляющий вход которого соединен с задаю- пропускают один из этих сигналов на вы-щим выходом управления, тензо- ход коммутатора 13. Затем сигнал усили-метрический мост с диагональю питания и вается в дополнительном усилителе 18,5 измерительной диагональю, диагональ пита- коэффициент усиления которого выбираютния которого соединена с выходом блока близким к требуемому суммарному коэф-питания, дифференциальный усилитель вхо- фициенту усиления всего тракта, с тем,ды которого соединены с измерительной чтобы коэффициенты усиления дифферен-диагональю тензометрического моста, регу- циального усилителя 9 и регулируемого лируемый усилитель, информационный вход усилителя 10 были по возможности близкикоторого соединен с выходом дифферен- к единице.циального усилителя, переключатель коэфИмпульсы сигнала 41 действуют вфициента усиления регулируемого усилителя,

первой половине каждого по„1упериода на-соединенный с управляющим входом этопряжения питания, импульсы 42 - во вто-го усилителя, управляемый делитель имрой половине каждого полупериода. Син-15 пульсного напряжения, вход которого соедихронные демодуляторы 19 и 20 преобра-нен с выходом блока питания, а выход

зуют в постоянное напряжение, сгла-включен последовательно с выходом регуживаемое фильтрами 21 и 22 и усиливае-лируемого усилителя, синхронный демодулямое согласующими усилителями 23 и 24,тор с управляющим входом, соединенным

соответственно измерительное и опорноесо стробирующим выходом блока управленапряжения, причем импульсы с синхрони- ния, фильтр, соединенный своим входом с

зирующих выходов 3 и 4 блока 1 управ-выходом синхронного демодулятора, соглаления приходят в середине стробирующихсующий усилитель, вход которого соедиимпульсов с выходов 5 и 6 блока 1нен с выходом фильтра, и аналого-цифуправления. Это обеспечивает высокую по-ровой преобразователь с измерительным и

мехозащищенность тензометрического уст-25 опорным входами, измерительный вход которойства и эффективное подавление помех,рого соединен с выходом согласующего

возникающих при работе коммутатора 13.усилителя, отличающееся тем, что, с целью

Сигналы с выходов согласующих уси-повыщения точности за счет использования

лителей 23 и 24 поступают соответственнов качестве опорного напряжения аналогона измерительный и опорный входы анало-цифрового преобразователя напряжения,

го-цифрового преобразователя 25. Так как30 сформированного из напряжения питания

каждый из этих сигналов усиливался до-моста и усиливаемого тем же элементом

полнительным усилителем 18, то уход коэф-устройства, что и выходное напряжение

фициента усиления этого усилителя не ска-моста, оно снабжено коммутатором, один

зывается на величине отношения опорно-из информационных входов которого подклюго и измеряемого напряжений на вхо-чен к соединенным последовательно осдах аналого-цифрового преобразователя35 новному выходу управляемого делителя и

25 и поэтому не вносится дополнительнаявыходу регулируемого усилителя, дополнипогрещность в измерение. тельным усилителем, соединенным с выходо.м

Тензометрическое устройство позволяеткоммутатора, и дополнительными последова- преобразовать с высокой точностью напря-тельно соединенными синхронным демоду- жение в измерительной диагонали моста 8.Q ляторо.м, фильтром и согласующим устройст- в цифровой код на выходе аналого-циф-вом, блок управления выполнен с допол- рового преобразователя 25 благодаря тому,нительными стробирующим и двумя синхро- что аналоговому усилению подвергаетсянизирующими выходами, соединенными соот- не весь сигнал, а лищь некоторая доляветственно с управляющими входами дополот этой величины, а аналого-цифровой пре-нительного демодулятора и коммутатора, образователь работает опорным с напря-45 управляемый делитель выполнен с допол- жением, пропорциональным напряжениюнительным выходом, соединенным с другим питания моста 8.информационным входом коммутатора, а вы- Формула изобретенияход дополнительного усилителя соединен с

Тензометрическое устройство, содержа-информационными входами обоих демодулящее блок управления с задающим и стро-торов.

Bx.1

/5x.2

29

3732 j/ .

J -o

JB

Изобретение относится к средствам преобразования напряжения тензометричес- кого моста в цифровой код и может быть использовано для измерения деформаций в широком диапазоне. Цель изобретения - повышение точности за счет использования в качестве опорного напряжения аналого- цифрового преобразователя 25 напряжения, сформированного из напряжения питания моста 8 и усиливаемого тем же усилителем 18 устройства, что и выходное напряжение моста 8. Устройство снабжено коммутатором 13, на инфор.мационные входы которого подключены выходы управляемого делителя 12 и регулируемого усилителя 10, дополнительным усилителе.м 18, соединенным с выходом коммутатора 13 и последовательно соединенными синхронными демодуляторами 19 и 20, фильтрами 21 и 22 и согласующими устройствами 23 и 24, блок I управления выполнен с двумя стробирую- щими и двумя синхронизирующими выходами 5, 6, 3 и 4, соединенными COOTESCTCT- венно с управляющими входами демодуляторов 19 и 20 и коммутатора 13, управляемый делитель 12 выполнен с допол- нительны.м выходом, соединенным с вторым информационным входом коммутатора 13, а выход дополнительного усилителя 18 соединен с информационными входами обоих демодуляторов 19 и 20. Точность измерения повышается, так как усилению подвергается только часть сигнала моста 8, а соотношение между опорным и из.меряемым напряжениями на входе аналого-цифрового преобразователя 25 не изменяется при уходе коэффициента усиления дополнительного усилителя 18, коэффициент усиления которого близок к требуемому суммарному коэффициенту усиления всего тракта. 3 ил. (0 (Л 4 О 4 00 о 00

3

П

Составитель Н. Тимошенко

Техред И. ВересКорректор О. Кравцова

Тираж 680Подписное

0U2.2

П

П

n

П

n

0«a.J