Тензометрическое устройство для измерения деформаций вращающихся объектов Советский патент 1992 года по МПК G01B7/16 

У Ч.

. J

Изобретение относится к тензометрии и может быть использовано при измерении деформаций вращающихся объектов, на которых могут устанавливаться только бесконтактные токосъемники.

Известно устройство для измерения деформаций вращаюихся объектов, содержащее два токосъемника с подвижными и неподвижными токовыводами, мост из тен- зорезисторов, блок преобразования, вход которого соединен с измерительной диагональю моста, а выход - с подвижными токо- выводамитокосъемников,и

приемно-регистрирующий блок.

Недостатком этого устройства является низкая помехоустойчивость, так как блок преобразования приходится размещать на вращающемся объекте, а амплитудно-моду- лированный сигнал с выхода этого блока передавать по емкостным токосъемникам, вносящих в него сигнал помехи.

Наиболее близким по выполнению и достигаемым результатам устройством является тензометрическое устройство для измерения деформаций, вращающихся объектов, содержащее два токосъемника с подвижными и неподвижными токовыводами, рабочий и компенсационный тензорезисто- ры, каждый из которых одним выводом соединен с подвижным токовыводом первого токосъемника, два противоположно включенных диода, каждый из которых одним из выводов соединен с подвижным токовыводом второго токосъемника, а другим с соответствующим свободным выводом одного из тензорезисторов, генератор синусоидального напряжения, одна из выходных шин которого соединена с неподвижным токовыводом первого токосъемника,преобразователь тока в напряжение, входные шины которого соединены, соответственно, с неподвижным токовыводом второго токосъем- ника, и со второй выходной шиной генератора синусоидального напряжения, блок автоматической регулировки усиления сигнала, вход которого соединен с выходными шинами преобразователя кода в напряжение, заградительный фильтр и регистратор, вход которого соединен с выходом заградительного фильтра.

Однако и это тензометрическое устройство имеет низкую чувствительность и помехоустойчивость так как усиление полезного сигнала в блоке автоматической регулировки усиления сигнала производится входящим в состав этого блока широкополосным усилителем, который усиливает не только полезный сигнал, но и помехи, частота которых лежит в рабочей, полосе частот этого усилителя.

Целью изобретения является повышение чувствительности и помехоустойчивости устройства за счет выполнения блока автоматической регулировки усиления сиг5 нала узкополосным, что достигается за счет введения в него селективного фильтра, настроенного на частоту генератора, и настройки заградительного фильтра на удвоенную частоту генератора.

0 На чертеже представлена схема устройства.

Тензометрическое устройство для измерения деформаций вращающихся объектов содержит два токосъемника 1 и 2 с подвиж5 ными токовыводами 3 и 4 и неподвижными токовыводами 5 и 6, рабочий и компенсационный тензорезисторы 7 и 8, каждый из которых одним из выводов соединен с подвижным токовыводом 3 первого токо0 съемника 1, два противоположно включенных диода 9 и 10, каждый из которых одним из выводов соединен с подвижным токовыводом 4 второго токосъемника 2. а другим - с соответствующим свободным выводом од5 ного из тензорезисторов 7 или 8, генератор 1 синусоидального напряжения, одна из выходных шин которого соединена с неподвижным токозыводом 5 первого токосъемника 1, преобразователь 12 тока в

0 напряжение, входные шины которого соединены соответственно с неподвижным токовыводом 6 второго токосъемника 2 и со второй выходной шиной генератора 11 синусоидального напряжения, блок 13 автома5 тической регулировки усиления сигнала, выполненный в виде управляемого по коэффициенту усиления усилителя 14, соединенного с выходом управляемого усилителя 14 селектизного фильтра 15, настроенного на

0 частоту генератора 11, и блока 16 управления усилением, вход которого соединен с выходом селективного фильтра 15, заградительный фильтр 17 выполненный в виде селективного усилителя, настроенного на

5 удвоенную частоту генератора 11, и регистратор 18, вход которого соединен с выходом заградительного фильтра 16. Вход блока 13 автоматической регулировки усиления сигнала соединен с выходными шинами преоб0 разователя 12 тока в напряжение, а выход управляемого усилителя 14 блока 13 соединен со входом заградительного фильтра 17 Тензометрическое устройство работает следующим образом.

Ь На вращающемся объекте предварительно устанавливают подвижные токовы- воды 3 и 4 токосъемников 1 и 2, рабочий и компенсационный тензорезисторы 7 и 8 и два противоположно включенных диода 9 и 10. При включении генератора 11 синусоидальнего напряжения через входные шины преобразователя 12 тока в напряжение протекает в первом полупериоде синусоидального напряжения ток, определяемый рабочим тензорезистором 7, а во втором полупериоде - определяемый компенсационным тензорезистором 8. Соответственно на выходе преобразователя 12 тока в напряжение появляется напряжение несимметричной формы, которое усиливается управляемым усилителем 14 и поступает на входы селективного фильтра 15 и заградительного фильтра 17. Поскольку селективный фильтр 15 настроен на частоту генератора 11, то первая гармоника напря- жения на входе фильтра 15 проходит через него и используется для формирования в блоке 16 управления усилением соответствующего управляющего сигнала.

Заградительный фильтр 17 настроен на удвоенную частоту генератора 11 и поэтому пропускает только вторую гармонику сигнала, получаемого на выходе управляемого усилителя 14. Как показало моделирование функции преобразования всего тензомет- рического устройства на цифровой вычислительной машине, отношение амплитуд второй и первой гармоник этого сигнала в широком диапазоне изменений сопротивления рабочего тензорезистора 7 пропор- ционально указанному относительному изменению сопротивления.

Использование устройства для измерения деформаций на вращающихся объектах позволяет повысить точность и улучшить чувствительность и помехоустойчивость, так как помехи, не совпадающие по частоте спектра с частотой генератора синусоидального напряжения не усиливаются узкопо- лосным усилителем и не влияют на значения выходного сигнала, поступающего на регистратор.

Формула изобретения Тензометрическое устройство для измерения деформаций вращающихся объектов, содержащее два токосъемника с подвижными и неподвижными токовыводами, рабочий и компенсационный тензорезисторы, каждый из которых одним из выводов соединен с подвижным токовыводом первого токосъемника, два противоположно включенных диода, каждый из которых одним из выводов соединен с подвижным то ко вы водом второго токосъемника, а другим - с соответствующим свободным выводом одного из тензорезисторов, генератор синусоидального напряжения, одна из выходных шин которого соединена с неподвижным то- ковыводом первого токосъемника, преобразователь тока в напряжение, входные шины которого соединены соответственно с неподвижным токовыводом второго токосъемника и с второй выходной шиной генератора синусоидального напряжения, блок автоматической регулировки усиления сигнала, вход которого соединен с выходными шинами преобразователя тока в напряжение, заградительный фильтр и регистратор, вход которого соединен с выходом заградительного фильтра, отличающееся тем, что, с целью повышений чувствительности и помехоустойчивости, блок автоматической регулировки усиления сигнала выполнен в виде управляемого по коэффициенту усиления усилителя, соединенного с выходом управляемого усилителя селективного фильтра, настроенного на частоту генератора, и блока управления усилением, вход которого соединен с выходом селективного фильтра, а выход - с управляющим входом управляемого усилителя, а заградительный фильтр выполнен в виде селективного усилителя, настроенного на удвоенную частоту генератора и соединенного своим входом с выходом управляемого усилителя.

Изобретение относится к тензометрии и может быть использовано при измерении деформаций вращающихся объектов. Цель изобретения - повышение чувствительности и помехоустойчивости устройства за счет выполнения блока 13 автоматической регулировки усиления сигнала узкополосным, что достигается за счет введения в него селективного фильтра 15, настроенного на частоту генератора 11, и настройки заградительного фильтра 17 на удвоенную частоту генератора. На вращающемся объекте устанавливают емкостные токосъемники 1 и 2, I JL г (Т lV J i .j i ,р, рабочий 7 и компенсационный 8 тензорези- сторы и два противоположно включенных 9 и 10. На выходе преобразователя 12 тока в напряжение протекает в первом полупериоде синусоидального напряжения ток, определяемый рабочим тензорезистором 7, а во втором полупериоде - определяемый компенсационным тензорезистором 8, а на выходепоявляетсянапряжение несимметричной формы, которое усиливается управляемым усилителем 14 и поступает на входы селективного фильтра 15 и заградительного фильтра 17. Отношение амплитуд второй и первой гармоник этого напряжения в широком диапазоне изменений сопротивления рабочего тензорезисто- ра 7 пропорционально этому относительному изменению. Использование устройства для измерения деформаций на вращающихся объектах позволяет улучшить чувствительность и помехоустойчивость, так как помехи, не совпадающие по частоте спектра с частотой генератора синусоидального напряжения, не усиливаются узкополосным усилителем и не влияют на значения выходного сигнала, поступающего на регистратор.1 ил. С IVJ о 4 00 со ,j -Я 6 I i : j . J «-А