Устройство для измерения динамических деформаций Советский патент 1989 года по МПК G01B7/16 

1

Изобретение относится к измерительной технике.

Цель изобретения - повью1ение точности.

На чертеже изображена блок-схема предп,агаемого устройства.

Устройство содержит тензорезистор 1, соединенный через разделительные конденсаторы 2 и 3 с входами дифференциального усилителя 4, выполненного на операционных усилителях 5 и 6, выходы которых подключены к входам операционного усилителя 7. К одному выводу тензорезистора 1 подключен компенсационный стабилизатор 8 положительного тока, состоящий из последовательно соединенных регулирующего составного транзистора 9, схе- №: 10 сравнения и усилителя 11 постоянного тока, к другому выводу тензорезистора I подключен компенcaimoHHbA стабилизатор 12 отридатель- . ного тока, состоящий из последовательно соединенных регулирующего составного транзистора 13, схемы 14 сравнения и усилителя 15 постоянного то-м ка. й1|ходы стабилизатора 8 положительного тока (через резистор 16) и стабилизатора 12 отрицательного тока (через резистор 17) подключены к неинвертирующему входу регулирующего операционного усилителя 18, выход каждого через резистор 19 включен в цепь обратной связи усилителя 11 постоянного тока и через резистор 20 - в цепь обратной связи усилителя 15 постоянного тока. Инвертирующий вход регулирующего операционного усилителя 18 подключен к средней точке резис- торного делителя, состоящего из резисторов 21 и 22, включенного между выходом регулирукяцего операционного

со о

усилителя 18 и общим .проводом. Сумматор 23 с частотно-э ависимой отрицательной обратной связью и инвертор 24 выполнены на операционных уснпи- телях 25 и 26« Один конец потенциометра 28 подключен к отрицательному полюсу (не показан) источника 27 опорного стабилизированного напряжения, второй - к положительному полю- су (не показан) этого источника 27 и к нулевому проводу. Подвижная часть потенциометра 28 через резистор 29 подключена к неинвертирующему входу операционного усилителя 25 суммато- pa 23 и резистору 30, второй конец которого соединен с выводом тензо- резистора 1 и выходом компенсационного стабилизатора 8 положительного тока. К неинвертирующему входу one- рационного усилителя 25 сумматора 23 подключен резистор 31, второй конец которого соединен с общим проводом, и конденсатор 32, второй конец конденсатора 32 подключен к выходу one- рационного усилителя 25 сумматора 23. Выход операционного усилителя 25 сумматора 23 соединен через один резистор 33 с неинвертирующим входом операционного усилителя 11 компенса- ционного стабилизатора 8 положительного тока и через второй резистор 34 - с инвертирующим входом операционного усилителя 26 инвертора 24 и резистором 35, второй конец которого соединен с выходом операционного усилкте.ая 26 инвертора 24. Неинвертирующий вход операционного усилителя 26 инвертора 24 соединен с нуле- ЗзШ проводом, а выход операционного усилителя 26 инвертора 24 через резистор 36 подключен к неинвертирую- входу операционного усилителя 15 компенсационного стаб15лизатора 12 отрицательного тока.

При изменении динамических деформаций на неинвертирупший вход операционного усилителя 25 сумматора 23 с болыним- коэффициентом з силения по постоянному току через одинаковые

по величине резисторы 29 и 30 поступают два разнОполярных постоянных напряжения с тензорезистора 1 и потенциометра 28 источника 27 опорного стабилизированного напряжения. того, сюда же с тензорезистора 1 поступают и переменные сигнапы, пропорциональные измеряемой деформации.

c

д

При увеличении сопротинпения тензорезистора 1, например, от воздействия на него температуры окружающей среды увеличивается на нем и падение постоянного напряжения от протекающего через него тока питания. Разность постояннь х напряжений, поступающих на неинвертируюищй вход операционного усилителя 25 с тензорезистора 1 и потенциометра 28, усиливается и через резисторы 33 и 34 подается, соответственно, на неин- вертирующ й вход усилителя 1 1 по сто- янного тока стабилизатора 8 отрицательного тока и инвертирующий вход операционного усилителя 26 инвертора 24. Операционный усилитель 26 инвертора 24 имеет коэффициент усиления, равный . С выхода операционного усилителя 26 инвертора 24 постоянное напряжение в противофазе через резистор 36 поступает на неинвертирующий вход усилителя 15 постоянного тока стабилизатора 12 отрицательного тока.

Поступающие с выходов усилителей 11 и 15 на базы составных транзисторов 9 и 13 напряжения уменьщают протекающий через них ток до тех пор, пока на тензорезисторе 1 не установится напряжение, равное и противоположное по знаку напряжению,снимаемому с потенциометра 28, и пока разность этих напряжений на неинвертирующем входе операционного усилителя 25 не установится равной 0. . .

Переменный же измеряемьй сигнал uU, поступающий на неинвертирующий вход операционного усилителя 25 от тензорезистор.а 1, усиливается и через конденсатор 32 подается на инвертирующий вход этого усилителя. Благодаря глубокой отрицательной обратной связи переменный сигнал- UU практически полностью подавляется и далыче не передается по цепи авто- регулирования Кроме того, величина этого сигнала, как правило, бывает на несколько порядков меньше постоянной составляющей напряжения, кото- рая поступает на неинвертирующий вход операционного усилителя 25 с тензорезистора 1.

Величина произведения постоянной времени R31 С32 частотно-зависимой, обратной связи на коэффициент К усиления операционного усилителя 25 сумматора 23 (R31C32K) берется на несколько порядков больше периода нижней частоты измеряемых деформаций, Б противном случае на входе дифференциального усилителя 4 подавляется по лезный сигнал.

Формула изобрет ения

1. Устройство для измерения динамических деформаций по авт. ев, № 1000743, о тличающееся тем, что, с целью повышения точности за счет компенсахщи изменения чувствительности тендорезистора при изменении температуры окружакяцей среды оно снабжено сумматором с частотно за висимой обратной связью и инвертором источником опорного стабилизированного напряжения и потенциометром, один вывод которого подключен к отрицательному полюсу источника опорного стабилизированного напряжения, второй - к положительному полюсу этого источника, подвижная часть потенциометра через первый резистор подключена к неинвертирующему входу

сумматора и второму резистору, второй вывод которого соединен с другим выводом тензорезистора и выходом компенсационного стабилизатора положительного тока, к инвертирующему входу сумматора подключены третий резистор, второй вывод которого соединен с общим проводом, и конденсатор,, второй вывод которого подключен к выходу сумматора, выход сумйатора соединен через четвертый резистор с неинвертируювщм входом операционного усилителя компенсационного стабилизатора положительногй тока и с входом инвертора, а выход инвертора подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя компенсационного стабилизатора отрицательного тока.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что произведение постоянной времени RC частотно- зависимой отрицательной обратной 25 связи сумматора на его коэффициент усиления выбрано на несколько порядков больше периода нижней частоты измеряемой динамической деформации.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения деформаций в элементах конструкций при воздействии нестащюнарных температур. Целью изобретения является повышение точности за счет компенсации изменения чувствительности тензорезистора при изменении температуры окружающей сре- Дз1. .Устройство позволяет автоматичес ки регулировать ток через тензорезистор таким образом, что его выходное напряжение при одинаковой деформации сохраняется постоянным. Вследствие этого величина снимаемого с тензорезистора полезного сигнала не зависит от изменения величины сопротивления тензорезистора, например от температуры. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. о S