Тензометрическое устройство Советский патент 1991 года по МПК G01B7/16 

(Л

CZ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения деформаций крутящих объектов. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет стабилизации режима работы, Введение делителя 6 частоты и узкополосного фильтра 7 позволит полностью устранить ошибку измерений,связанную с относительной нестабильностью питающего генератора синусоидального напряжения для тензорезисторов. 2 ил. .

О5

со ю

СП

00

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения деформаций вращающихся объектов.

Цель изобретения - повышение точности измерений за счет стабилизации режима работы тензометрического устройства путем формирования питания тензодатчика от генератора тактовых импульсов.

На фиг. 1 представлена блок-схема тензометрического устройства; на фиг. 2 - диаграмма работы тензометрического устройства.

Тензометрическое устройство содержит активный тензорезистор 1, компенсационный тензорезистор 2, два диода 3 и 4, токосъемник 5, делитель 6 час-тоты, узкополосный фильтр 7, датчик 8 20 конденсатор 9 - на вход компаратора

10, формирующего прямоугольные импульсы со скважностью, зависящей от соотношения величин тензорезисторов 1 и 2.

Реверсивный счетчик 12, счетчик циклов 11, формирователь 15 импуль30

35

тока, конденсатор 9, компаратор 10, счетчик 11 циклов, реверсивный счетчик 12, генератор 13 тактовых импульсов, схему И 14, формирователь 15 импульсов, линию 16 задержки, буферный 25 регистр 17, регистратор 18.

Первый вывод активного тензорезистора 1 соединен с анодом первого диода 3, первый вывод компенсационного тензорезистора 2 соединен с катодом второго диода 4, вторые выводы активного и компенсационного тензорезисторов 1 и 2 соединены с первым выводом вращающейся части токосъемника 5, катод первого диода 3 и анод второго диода 4 соединен с вторым выводом вращающейся части токосъемника 5. Первый вывод неподвижной части токосъемника 5 соединен с первым выходом узкополосного фильтра 7, второй вывод токосъемника 5 соединен с первым выводом датчика 8 тока и через конденсатор 9 - с первым входом компаратора 10.

Второй вывод датчика 8 тока соеди- 45 нен с вторым выходом узкополосного фильтра 7 и вторым входом компаратора 10. Выход компаратора 10 соединен с входом управления реверсивного счетчика 12 и с входом счетчика 11 циклов, выход счетчика 11 циклов соединен с первым входом схемы И 14 и с входом формирователя 15 импульсов-, выход формирователя 15 импульсов соединен с входом записи буферного регистра 17 и через линию 16 задержки - с входом сброса реверсивного счетчика 12, генератор 13 тактовых импульсов соединен с вторым входом схемы

ческой О

сов, схема И 14 служат для подсчета разницы в количестве тактовых импуль сов стабильной частоты, вырабатываемый генератором 13 при уровне логи и при уровне логического последовательности импульсов с выхода компаратора 10. Буферный регистр 17, линия 16 выдержки и регист ратор 18 служат для регистрации этог Числа импульсов.

Число импульсов, записанное в буферном регистре, составляет

40

N (п - 1)

С.--&2

где п - число импульсов, необходимое для заполнения счетчика циклов 11;

О | - длительность уровня логичес кого О на выходе компаратора;

С,длительность логической

50

на выходе компаратора; Т - период следования импульсов генератора 13 тактовых импульсов.

Синусоидальный сигнал формируется путем деления частоты генератора 13 тактовых импульсов (фиг. 2а) в дели- i5 теле частоты 6, на его выходе получа ем меандр (фиг. 2б) с частотой

F

И 14 и через делитель 6 частоты - к входу узкополосного фильтра 7, выход схемы И 14 соединен со счетным входом реверсивного счетчика 12, а выход реверсивного счетчика 12 соединен с информационным входом буферного регистра 17, выход которого соединен с регистратором 18.

Тензометрическое устройство работает следующим образом.

Синусоидальный сигнал с выхода узкополосного фильтра 7 через токосъемник 5, разделенный на положительную

и отрицательную составляющие цепью, состоящей из активного тензорезистора 1 и диода 3, и цепью из компенсационного тензорезистора 2 и диода 4, поступает на датчик 8 тока и через

0

5

ческой О

сов, схема И 14 служат для подсчета разницы в количестве тактовых импульсов стабильной частоты, вырабатываемый генератором 13 при уровне логи и при уровне логического последовательности импульсов с выхода компаратора 10. Буферный регистр 17, линия 16 выдержки и регистратор 18 служат для регистрации этого Числа импульсов.

Число импульсов, записанное в буферном регистре, составляет

40

N (п - 1)

С.--&2

п - число импульсов, необходимое для заполнения счетчика циклов 11;

О | - длительность уровня логического О на выходе компаратора;

С,длительность логической

на выходе компаратора; Т - период следования импульсов генератора 13 тактовых импульсов.

Синусоидальный сигнал формируется путем деления частоты генератора 13 тактовых импульсов (фиг. 2а) в дели- теле частоты 6, на его выходе получаем меандр (фиг. 2б) с частотой

F

где k - коэффициент деления частоты.

С выхода делителя 6 частоты меандр поступает на вход узкополосного фильтра 7, настроенного на частоту F на его выходе имеется синусоидальный сигнал (фиг, 2в).

Введение делителя 6 частоты и узкополосного фильтра 7 позволяет полностью устранить ошибку измерений, связанную с относительной нестабильностью питающего генератора синусоидального напряжения для тензорезис- торов. Допустим, есть нестабильность генератора тактовых импульсов m 1

.т,

где Т - текущее значение периода следования тактовых импульсов;

8 коэффициент нестабильности; Т - идеальное значение периода следования тактовых импульсов.

Так как синусоидальное напряжение формируется из тактовых импульсов путем деления их частоты на постоянный коэффициент k, то можно записать

где

значения длительности.

Отсюда текущее значение количества импульсов, записанное в буферном регистре 17, составляет

Л л л л

I С - (/ о СI - ( 3

N Un-1 )- ---- (n-1) - --- N.

Т

Это позволяет устранить ошибку измерений, возникающую вследствие относительной нестабильности частоты синусоидального напряжения по отношению к частоте тактовых импульсов, чт дает возможность производить И .-.ере- ние деформаций вращающихся объектов с более высокой степенью точности Формула изобретения

Тензометрическое устройство, содержащее активный и компенсационный

5

0

тензорезисторы, два диода, токосъемник, регистратор, датчик тока, конденсатор, компаратор, счетчик циклов, реверсивный счетчик, генератор тактовых импульсов, формирователь импульсов, линию задержки, схему И и буферный регистр, первый вывод активного тензорезистора соединен с анодом пер- вого диода, первый вывод компенсационного тензорезистора соединен с катодом второго диода, второй вывод активного тензорезистора соединен с вторым выводом компенсационного тензорезистора и с первым выводом вращающейся части токосъемника, катод первого диода соединен с анодом второго диода и с вторым выводом вращающейся части токосъемника, первый вывод датчика тока соединен с вторым выводом неподвижной части токосъемника и через конденсатор - с первым входом компаратора, выход компаратора соединен с диодом управления реверсивного счетчика и с входом счетчика циклов, выход счетчика циклов соединен с первым входом схемы И и с входом формирователя импульсов, который соединен с входом записи буферно0 го регистра и через линию задержки - с входом сброса реверсивного счетчика, генератор тактовых импульсов соединен с вторым входом схемы И, выход которой соединен со счетным входом реверсивного счетчика, а выход реверсивного счетчика соединен с информационным входом буферного регистра, выход которого соединен с регистратором, о тличающе е ся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены делитель частоты и узкополосный фильтр, вход делителя частоты соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выход 5 с входом узкополосного фильтра, а первый выход узкополосного фильтра соединен с первым, выводом неподвижной части токосъемника.

5

5

0

п п п п п п г t

в

WWWY

Фиг. 2