Тензометрическое устройство Советский патент 1991 года по МПК G01L1/22 

1

(21)4715525/10

(22)18.04.89

(46) 23.06.91. Пюп. № 23

(7.) .Г.И.Козырев и С.Т.Капеник

(53)531.781(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР Р 1087786, кп. Г, 01 Т, 1/22, 1984.

Авторское свидетельство СССР Р- 1290106, кп. С 01 L 1/22, 1987.

(54)ТЕИЗОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

(57)Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения механических нагрузок в широком диапазоне быстроменяющихся температур. Цель изобретения - повышение точности измерений. С выходов мостозьк схем R5-R6HR(-R(V потенциалы поступают на входы вычитатепей 1 и 2, с выходов которых разность потенциалов подается на входы делителей 3 и 4. Для исключения влияния нестабильности источника питания на входы делителей 3 и 4 подается питание с тензопреобразо- вателя. С выхода делителя 3 сигналы подаются на входы усилителей 5 и 6 и масштабного квадратора 7. С усилителя 5 и масштабного кпадратора 7 сигнала поступают на входы сумматора 10 „ Сигнал с усилителя 6 через умножитель 8 подается на следующий вход сумматора 10. Сигнал с делителя 4 через масштабный квадратор 9 и умножитель 8 поступает на соответствующие входы сумматора 10, выход которого соединен через усилитель 11 с регистратором. 1 ил.

с Ј

(Л С

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения механических нагрузок в широком диапазоне быстроменяющихся температур.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит двухмостовой тензопреобразователь R,-R6, диагональ питания которого соединена с вторыми входами делителей 3 и 4. Выходы первой мостовой схемы R-j-R6 подключены к входам вычнтателя 1, выход которого подключен к первому входу делителя 3, выход которого соединен

с входам усилителей 5 и 6 с фиксированным смещением и входом масштабного квадратора 7. Выходы второй мостовой схемы Rj-R подключены к входам вы- читателя 2, выход которого подключен к первому входу делителя 4, выход которого соединен с входом масштабного квадратора 9 и с одним из входов умножителя 8, другой вход которого соединен с выходом усилителя 6 с фиксированным смещением

Выходы масштабных квадраторов 7 и 9, умножителя 8 и усилителя 5 соединены с соответствующими входами сумматора 10, выход которого подключен к входу усилителя 11.

О

сл

со оо

31

Устройство работает следующим образом.

С выхода мостовых схем , и И.-КфНа выходы вычитателей 1 и 2 поступают потенциалы V(, V( и V, v 1 „ С выходов вычитателей 1 и 2 разности потенциалов в виде напряжений V, V. - vЈ и Vz V - V поступают на первые входы делителей 3 и 4. Напряжения V и V2 зависят от сопротивления тензорезисторов и напряжения питания следующим образом:

,(R); (0 VnCf 2(R), ,

- напряжение питания тензо

преобразователя;

RjLR.s ::JLLLft.

(R, + R)(R5 R6) f,(L, T);

(R, + R,)(R + R+)

cЈa, т)

f ,, fл - нелинейные в общем случае

функции;

L - полезная механическая нагрузка;

Т - температура тензорезисторов .

(Схемы впчитателей 1, 2 и делителей 3, 4 являются известными).

Нестабильность источника питания V- приводит к снижению точности оценки полезной нагрузки с помощью выражения, приведенного в прототипе

L -(р(У,Уг) а0 + a,V, + (аг +

asV.) Va+ a4vf + a5V( (2)

так как выражение (1) представляет собой в общем случае систему двух уравнений с. тремя неизвестными: L, Т н Vn. Другими словами, снижение точности оценки величины L согласно выражению (2) заключается в зависимости коэффициента а0 - ад от напряжения V.

Для исключения влияния нестабильности источника питания напряжение Vn с выхода диагонали питания тен- зопреобразователя подается на вторые входы делителей 3 и 4, на первые вхо

14

ды которых поступают сигналы V( и V,, с пыходов пычитателай 1 и 2. Сигналь: с пыходов делителей 3 и 4, равные

V,(R) - - f(L,T) V2(R) -- - ff(L,T)

т.ес не зависящие от V , поступают в блоки 5-10 для дальнейшей обработки, которые реализует выражение

L у да, уг (R) ъ0 +

+ b,l(R) + bj. + ъ з C(R)C(R +

-ь Ь4(|Лк) + b5((R)

(3)

0

5

Ь

5

Вырахсение (3) реализуется с помощью блоков 5-10 аналогично прототипу с той лишь Рс-чхчцей, что коэффициенты Ь0 - Ьс ие зависят от напряжения питания Vn.

Сигнал ф,(R), снимаемый с выхода делителя 3, подается одновременно на входы усилителей 5 и 6 с фиксированным смещением и масштабного квадратора 7. На выходе усилителя 5 формируется сигнал, равный к + Ъ У, (Ю г который подается на один из входов cyifriaTopa 10. На другой зход сумматора 10 поступает сигнал, равный ((R), с выхода масштабного квадратора 7. Сигнал с выхода усилителя 6, равный Ьг + ЬэФ/) подается на один из входов умножителя 8, на другой вход которого и на вход масштабного квадратора 9 подается сигнал (R) с выхода делителя 4.

Сигнал с выхода умножителя 8, равный bi + bj(V,(R)l(R), подается на третий вход сумматора 10, на четвертый вход которого поступает выходной сигнал масштабного квадратора 9, равный L согласно уравнению (3). На входе сумматора 10 формируется сигнал, равный по величине измеряемой механической нагрузке согласно уравнению (3). Усилитель 11 усиливает выходной сигнал сумматора 10 до величины, удобной для регистрации сигнала.

Таким образом, ввод двух вычитателей и двух делителей между выходами двухмостового тенэопреобразователя и блоком дальнейшей обработки с подключением на вторые входы делителей

5165798

диагонали питания тензопре. бразова- теля позволяет исключить впиянче нестабильности источника питания на входные сигналы блока обработки и тем самым повысить точность оиешси полезной нагрузки.

Формула изобретения

Тензометрическое устройство, содержащее двухмостовой тензопреобра- зователь, первый и второй усилители, выходы которых подключены соответственно к первому входу сумматора и к первому входу умножения, выхоч которого соединен с вторым входом сумматора, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго масштабных квадратов, и выход сумматоИг1- |-4jL

5

16

ра потклпчеи ч аходу третьего усилителя, о ч л и : л ю in о е с я те-м, что, с TIC лью повышения точности измерений, в него вве;н ни два вычнта- телн н два делителя, причем выходы первой и второй могтовых схем тен- юпреобразователем соединены соответственно с входами первого н втс- рого вычитателен, выходы которых подключены к первым входам лервогс и второго делителей, вторые зходь: KOTopfix соединены с диагональю питания тентопреобрлзователя, зыход первого делителя подключен к входам первого масштабного квадратор,-, н первому и второму усилителям,, выход второго делителя соединен с входом второго масштаоного квадратора и вторым входам умножителя.