Тензометрическое устройство с автоматической установкой нулевого начального уровня Советский патент 1992 года по МПК G01B7/16 

2 о + ЮВ

Изобретение относится к измерительной технике, а именно, к устройствам преобразования сигналов тензомоста и может быть использовано при испытаниях машин и механизмов с повышенными требованиями к точности измерений упругих деформаций. Цель изобретения - повышение точности и упрощение обслуживания, Устройство содержит тензомост 1, в измерительную диагональ которого включен измерительный усилитель 3, сумматор 4 и аналоговый запоминающий блок в виде последовательно соединенных усилителя 7 хранения с запоминающим конденсатором 8 и корректирующего усилителя 9, при этом усилитель 7 хранения включен по схеме интегратора, а корректирующий усилитель 9 по схеме повторения. 1 ил.

(Л

С

xj

XI

кэ о

g

.-J

Изобретение относится к измерительной технике, а именно, к устройствам преобразования сигналов тензомоста и может быть использовано при испытаниях машин и механизмов с повышенными требованиями к точности измерений упругих деформаций.

Известно тензометрическое устройство с автоматической установкой нуля, содержащее тензомост с включенным в его изме- рительную диагональ усилителем, сумматор, компенсирующий усилитель, последовательно соединенные ключи и анало- говые запоминающие блоки (АЗБ), образующие два идентичных канала обратной связи, причем входы каналов через ком- пенсирующий усилитель связаны с сумматором, выход одного канала соединен со вторым входом сумматора, а выход второго - подключен к затвору МОП-транзистора шунтирующего плечо тензомоста. В состав устройства входит также блок управления, выходы которого соединены с ключа- ми.Устройствообеспечивает

последовательное включение перед началом измерения корректирующих цепей: сначала корректируется начальный дрейф нуля тензоусилителя, затем балансируется тензомост. Достигается это следующим образом: по команде от блока управления замыкается ключ, на выходе сумматора выделяется сигнал дрейфа нуля измерительного усилителя, который через компенсирующий усилитель, ключ и АЗБ поступает на второй вход сумматора. При этом, в установившемся режиме коррекции дрейфа нуля выходное напряжение сумматора стремится к нулю. После размыкания ключей напряжение коррекции, приведенное ко второму входу сумматора запоминается в АЗБ на время до следующего сигнала коррекции, периодически поступающего из блока управления. Следующей командой блока управления замыкается ключ и сигнал ошибки тензомоста через компенсационный усилитель и АЗБ воздействует на затвор МОП-транзистора, который балансирует тензомост, в результате чего напряжение на выходе измерительного усилителя и на выходе всего устройства стремится к нулю. После размыкания ключа напряжение коррекции баланса тензомоста запоминается в АЗБ и не меняет своей величины на протяжении всего процесса измерения.

Известное устройство имеет недостатки: наличие трех ключей управления, двух АЗБ, объединенных в два канала обратной связи, дорогостоящего МОП-транзистора, а также компенсационного усилителя, - значительно усложняет конструкцию устройства, снижает его тиражируемость, удлиняет цикл работы из-за необходимости последовательного выполнения двух корректирующих процедур - компенсации начального дрейфа тензоусилителя и балансировки тензомоста, а также снижает удобство в обслуживании устройства в целом.

Наиболее близким по технической сущ0 ности и достигаемому положительному эффекту к предлагаемому устройству является тензометрическое устройство с автоматической установкой нулевого начального уровня, содержащее тензомост с источником

5 питания постоянного тока, включенный в измерительную диагональ тензомоста измерительный усилитель, сумматор, первый вход которого соединен с выходом сумматора, ключ, соединенный первым концом с

0 выходом сумматора, аналоговый запоминающий блок (АЗБ), вход которого соединен с вторым концом ключа, а выход - с вторым входом сумматора, выполненный в виде последовательно соединенных усилителя хра5 нения с запоминающим конденсатором, включенным между входом и выходом усилителя хранения, и корректирующего усилителя.

Перед началом измерений кратковре0 менно замыкают ключ, вследствие чего запоминающий конденсатор заряжается до уровня напряжения, соответствующего нулевому начальному уровню сигнала на выходе сумматора. При этом на другой вход

5 сумматора в течение всего времени проведения измерений подается напряжение с выхода усилителя хранения, необходимое для компенсации начального дрейфа измерительного усилителя и разбаланса тензо0 моста.

Известное устройство имеет недостатки. Усилитель хранения аналогового запоминающего блока (АЗБ) непосредственно подключен ко входу сумматора, входная

5 цепь которого имеет конечное сопротивление. Ток утечки запоминающего конденсатора АЗБ достаточно большой, поскольку усилитель хранения имеет относительно низкоомную нагрузку. Подключение кор0 ректирующего усилителя через резистор ко входу усилителя хранения приводит к появлению на его входе большого по величине входного тока. Большие по величине ток утечки и входной ток приводят к дрей5 фу по времени выходного напряжения усилителя хранения. Изменение величины выходного напряжения усилителя хранения происходит независимо от величины емкости запоминающего конденсатора, что приводит к уменьшению длительности

режима хранения нулевого начального уровня.

В процессе эксплуатации известного устройства выявлена значительная сложность и трудоемкость настройки корректирующего усилителя с резистором, осуществляющих компенсацию тока утечки запоминающего конденсатора. Данная процедура включает тщательный подбор номинальной величины резистора и достижение нулевого дрейфа усилителя. Наличие же резистора во входной цепи усилителя хранения A3 Б приводит к дрейфу величины его выходного напряжения.

Цель изобретения - повышение точности и упрощение обслуживания устройства.

Указанная цель достигается тем, что, в тензометрическом устройстве с автоматической установкой нулевого начального уровня, содержащем тензомост с источником питания постоянного тока, включенный в измерительную диагональ тензомоста измерительный усилитель, сумматор, первый вход которого соединен с выходом измерительного усилителя, блок индикации, соеди- ненный с выходом сумматора, ключ, соединенный первым концом с выходом сумматора, аналоговый запоминающий блок, вход которого соединен со вторым концом ключа, а выход - со вторым входом сумматора, выполненный в виде последовательно соединенных усилителя хранения с запоминающим конденсатором, включенным между входом и выходом усилителя хранения, и корректирующего усилителя, усилитель хранения аналогового запоминающего блока включен по схеме интегратора. а корректирующий усилитель включен по схеме повторения.

Блок-схема тензометрического устройства с автоматической установкой нулевого начального уровня представлена на чертеже.

Устройство содержит тензомост 1 с источником 2 питания постоянного тока, вклю- ченный в измерительную диагональ тензомоста измерительный усилитель 3, сумматор 4, первый вход которого соединен с входом измерительного усилителя, блок 5 индикации, соединенный с выходом сумматора 4. В состав устройства входит также ключ 6. соединенный первым концом с выходом сумматора 4 и аналоговый запоминающий блок (АЗБ), вход которого соединен с вторым концом ключа б, а выход - с вторым входом сумматора 4, выполненный в виде последовательно соединенных усилителя 7 хранения с запоминающим конденсатором 8, включенным между входом и выходом .

усилителя 7 хранения, и корректирующего усилителя 9. В предлагаемом тензометрическом устройстве усилитель 7 хранения аналогового запоминающего блока включен по схеме интегратора, а корректирующий усилитель 9 включен по схеме повторения.

Тензометрическое устройство работает следующим образом.

Перед началом измерений кратковременно замыкают ключ 6, вследствие чего запоминающий конденсатор 8 заряжается до уровня напряжения, соответствующего нулевому начальному уровнюсигнала на выходе сумматора 4. Запомненное значение

напряжения хранится доследующего сигнала коррекции, вырабатываемого в момент замыкания ключа 6. С выхода аналогового запоминающего блока запомненное значение напряжения через корректирующий

усилитель 9 подается на второй (неинвертирующий) вход сумматора 4. В сумматоре 3 производится алгебраическое суммирование двух равных по абсолютной величине сигналов (уровней напряжений), в результате чего сигнал на его выходе отсутствует.

При размыкании ключа 6 выходной сигнал на выходе сумматора 4 отсутствует, поскольку сигнал коррекции ошибки (уровень напряжения, запомненный на усилителе 7

хранения)через корректирующий усилитель 9 постоянно подается на его второй (неинвертирующий) вход. При этом, уровни сигналов (уровни напряжений) на усилителях 7 и 9 остаются неизменными. Происходит это

благодаря наличию высоксомной нагрузки на усилитель 7 хранения

При измерении, например, упругих деформаций испытуемой детали, последние вызывают разбаланс тензомоста 1, что приводит к появлению на выходе измерительного усилителя 3 сигнала U0 ± AU , где Uo - значение напряжения, соответствующее начальному уровню сигнала на выходе сумматора 4. AU - полезный

измерительный сигнал.

Сигнал с выхода усилителя 3 поступает на вход сумматора 4, в котором происходит выделение полезного сигнала AU из суммарного. Выделенный сигнал подается на

блок 5 индикации

Предлагаемое тензометрическое устройство позволяет поддерживать с высокой точностью нулевой начальный уровень сигнала.

Формула изобретения

Тензометрическое устройство с автоматической установкой нулевого начального

уровня, содержащее тензомост с источни-сумматора, выполненный в виде последоваком питания постоянного тока, включенныйтельно соединенных усилителя хранения с

в измерительную диагональ тензомоста из-запоминающим конденсатором, включенмерительный усилитель, сумматор, первыйным между входом и выходом усилителя

вход которого соединен с выходом измери-5 хранения, и корректирующего усилителя с

тельного усилителя, блок индикации, соеди-резистором, отличающееся тем, с целью

ненный с выходом сумматора, ключ,повышения точности и упрощения обслужисоединенный первым концом с выходомвания, усилитель хранения аналогового засумматора, аналоговый запоминающийпоминающего блока включен по схеме

блок, вход которого соединен с вторым10 интегратора, а корректирующий усилитель

концом ключа, а выход - с вторым входомвключен по схеме повторения.