Устройство для измерения сигналов тензомоста Советский патент 1990 года по МПК G01B7/16 

Изобретение относится к средствам преобразования сигнала тензомоста в цифровой код с коррекцией аддитивной и мультипликативной составляющих его температурной погрешности и может быть использовано при гидрофизических исследованиях для измерений давления, усилия или деформации.

Цель изобретения - повышение том- ности за счет исключения влияния на результаты измерения изменений выходных сопротивлений тензомоста и управляемого делителя напряжения путем введения трансформатора напряжения между источником питания и шинами питания тензомоста, а также последовательного соединения выходов тензомоста управляемого делителя напряжения и обмотки коррекции аддитивной погрешности.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство для измерения сигналов Iтензомоста содержит тензомост 1 с вершинами 2 и 3 диагонали питания и вершинами 4 и 5 измерительной диагонали, источник 6 питания тензомоста переменного тока с шинами 7 и 8, трансформатор 9 напряжения с пер- вичной и вторичной обмотками 10 и 11 трансформатор 12 тока с четырьмя обмотками 13-16, четыре резистора 17-20, нуль-орган 21 с входными шинами 22 и 23 и выходом 24, блок 25 управления с входом 26 и выходами 27 и управляемый делитель 28 напряжения с шинами 29 и 30 измерительного входа, управляющими входами 31 и выходом 32. В случае использования в нуль-органе 21 входного усилителя, выполненного по схеме модулятор - усилитель переменного тока - демодулятор нуль-орган 21 имеет входы 33 синхронизации модулятора и демодуля- тора, соединенные с дополнительными выходами 34 источника.6 питания тензомоста. Шины 7 и 8 источника 6 питания тензомоста 1 соединены с концами первичной обмотки 10 трансформатора 9 напряжения. Один конец вторичной обмотки 11 трансформатора 9 напряжения соединен с общей точкой обмоток 13 и 14 трансформатора 12 тока Другой конец обмотки 13 соединен с вершиной 2 диагонали питания тензомоста 1, Другая вершина 3 диагонали питания тензомоста соединена с другим концом вторичной обмотки 11 трак

Q 5 0

5 0 ,- 5

0

5

форматора 9 напряжения и через резистор 18 - с другим концом обмотки

14трансформатора 12 тока. Обмотки

15и 16 трансформатора 12 тока соединены параллельно с соответствующими резисторами 19 и 20. Один конец резистора 19 соединен с вершиной 15 измерительной диагонали тензомоста 1, а другой конец - с входом 22 нуль-органа 21. Один конец резистора 20 соединен с шиной 7 источника 6 питания,

а другой - с входом 29 управляемого делителя 28 напряжения. Резистор 17 соединен одним концом с шиной 8 источника 6 питания тензомоста 1, а другим концом - с выходом 32 управляемого делителя 28 напряжения и с вершиной 4 измерительной диагонали тензомоста 1. Выход 24 нуль-органа 21 соединен с входом 26 блока 25 управления. Выходы 27 блока 25 управления соединены с управляющими входами 31 управляемого делителя 28 напряжения0 С шиной 8 источника 6 питания тензомоста 1 соединены вторые входные шины 23 и 30 нуль-органа 21 и управляемого делителя 28 напряжения .

Устройство работает следующим образомПри подаче питания на вершины 2 и 3 измерительной диагонали тензомоста 1 от вторичной обмотки 11 трансформатора 9 напряжения через обмотку 13 и обмотку 14 трансформатора 12 тока протекает ток, величина которого зависит от сопротивления между вершинами 2 и 3 тензомоста 1. Это сопротивление зависит от температуры, при которой находятся элементы тензомоста 1. Выход обмотки 15, зашунтирован- ной резистором 19, соединен последовательно входными шинами 22 и 23 с нуль-органа 21, выходом 32 управляемого делителя 28 напряжения, зашун- тированного резистором 17, и вершинами 4 и 5 измерительной диагонали тензомоста 1, поэтому при соответствующем подборе числа витков обмоток 13- 15 трансформатора 12 тока и соответствующих значениях сопротивлений резисторов 17-19 сигнал на выходе обмотки 15 будет вносить соответствующую коррекцию аддитивной температурной погрешности сигнала тензомоста 1, Выход обмотки 16, зашунтированной резистором 20, соединен последовательно с выходом источника 6 питания,

поэтому при соответствующем подборе числа витков обмотки 16 трансформатора 12 тока и соответствующем значении сопротивления резистора 20 сигнал на выходе обмотки 16 будет вно- сить соответствующую коррекцию мультипликативной температурной погрешности тенэомоста 1 в сигнал на выходе управляемого делителя 28 нап- ряжения, питающегося через эту обмотку 16 по входу 29. Сложение сигналов на выходе управляемого делителя 28 н напряжения, на выходе тензомоста 1 и на выходе обмотки 15 приводит к ну левому значению напряжения на входе 22 нуль-органа 21, если цифровой код на управляющих входах 31 управляемого делителя 28 напряжения будет равен коду, получаемому при измерении разбаланса тензомоста 1 под действием измеряемого физического параметра. Так как блок 25 управления работает в соответствии с алгоритмом восстанавливающим нулевое значение напряжения на входе 22 нуль-органа 21, но ток через выходные цепи тензомоста 1 и управляемого делителя 28 напряжения практически не протекает, что и обеспечивает независимость ре- зультатов измерения от выходных сопротивлений указанный цепей.

Использование устройства для измерений сигналов тензомоста, напри- мер, на основе структуры кремний на сапфире позволяет на порядок повысить точность измерений в кратковременном режиме.

Формула изобретения

Устройство для измерения сигналов тензомоста, содержащее четырехплечий тензомост, источник питания тензомос- 45 та переменным током, трансформатор тока с четырьмя обмотками, одна из ко- которых идним концом соединена с одной из вершин диагонали питания тен510 j5 2п 25 зо

35

0

5

зомоста, четыре резистора, один из ко- которых соединен с одной из шин источника питания, другой подключен между концом второй обмотки и другой вершиной диагонали питания тензомоста, а третий и четвертый подключены соответственно параллельно третьей и четвертой обмоткам трансформатора тока, нуль-орган, одна из входных шин которого соединена с одним из концов третьей обмотки, блок управления, вход которого соединен с выходом нуль-органа, и управляемый делитель напряжения, управляющие входы которого соединены с выходами блока управления, другой конец третьей обмотки соединен с одной из вершин измерительной диагонали тензомоста, один из концов четвертой обмотки соединен с одной из шин питающего входа управляемого делителя напряжения, а свободные концы первой и второй обмоток трансформатора тока соединены между собой, отличающееся тем, что, с целью повышения точности за счет исключения влияния на результаты измерения изменений выходных сопротивлений тензомоста-и управляемого делителя напряжения, а также подводящих проводов, оно снабжено трансформатором напряжения, первичная обмотка которого соединена с шинами источника питания, а вторичная - одним концом с общей точкой первой и второй обмоток трансформатора тока, а другим концом - с общей точкой второго резистора и вершины тензомоста, первая шина источника питания соединена с другой шиной измерительного входа управляемого делителя напряжения и другой входной шиной нуль- органа, вторая шина источника питания соединена с другим концом четвертой обмотки трансформатора тока, а выход управляемого делителя напряжения соединен со свободным концом первого резистора и с другой вершиной измерительной диагонали моста.

Изобретение относится к аналого-цифровым преобразователям сигнала тензомоста с коррекцией аддитивной и мультипликативной составляющих его температурной погрешности и может быть использовано при гидрофизических исследованиях для измерения давления, усилия или деформации. Цель изобретения - повышение точности за счет исключения влияния на результаты измерения изменений выходных сопротивлений тензомоста и управляемого делителя напряжения. Это достигается введением трансформатора 9 напряжения между источником 6 питания и шинами питания тензомоста 1, а также последовательным соединением выходов тензомоста 1, управляемого делителя 28 напряжения и обмотки 15 коррекции аддитивной температурой погрешности. При работе устройства блок 25 управления поддерживает на управляющих входах 31 делителя 28 цифровой код, соответствующий нулевому напряжению на входе 22 нуль-органа 21, вследствие чего ток через нуль-орган 21, тензомост 1 и выходную цепь делителя 28 практически не протекает, что и обеспечивает независимость результатов измерения от изменения параметров этих цепей. Устройство позволяет поднять на порядок точность измерения при кратковременных измерениях. 1 ил.