Устройство для измерения деформаций предварительно нагруженных конструктивных элементов Советский патент 1992 года по МПК G01B7/18 

1

(21)4875673/28 (22) 24.07.90 (46)30.11.92. Бюл. №44

(71)Научно-исследовательский институт машиностроения

(72)A.M. Сутырин

(56)Тензометрия в машиностроении. Справочное пособие./Под ред. Р.А. Макарова. М.: Машиностроение, 1975. с. 183. 186.

Авторское свидетельство СССР № 619784, кл. G 01 В 7/16.1976. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАГРУЖЕННЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

(57)Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться при измерении статической и динамической деформации. Цель изобретения - повышение информативности за счет обеспечения возможности одновременного измерения динамической и статической деформаций. Для достижения цели вместо усилителя переменного тока используется дифференциал ь- ный усилитель постоянного тока, на инвертирующий вход которого подается напряжение с выхода аналогового преобразователя, подключенного к информационным выходам двоичного счетчика, вход которого соединен с выходом генератора импульсов через схему разрешения, разрешающий вход которой подключен к выходу компаратора, один из входов которого соединен с выходом дифференциального усилителя, а другой вход соединен с источником опорного напряжения. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерению динамической и статической деформации.

Известно устройство для измерения динамической деформации, в котором тензо- резистор включен в потензометрическую схему, питание которой осуществляется от источника постоянного тока. Сигнал с тен- эорезистора усиливается до необходимой величины усилителем переменного тока.

Однако известное устройство не позволяет проводить измерение статической деформации, т.к. из-за наличия постоянного напряжения на тензорезисторе необходимо использовать усилитель переменного тока.

Отсутствие схемы калибровки увеличивает погрешность измерения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к предлагаемому устройству является устройство для измерения деформации, содержащее измерительные каналы, каждый из которых выполщеь в виде тензорезисто- ра, последовательно соединенных усилителя и источника стабилизированного тока, общий опорный элемент, соединенный с источником тока, генератор калибровочного напряжения, переключатель, разделительный трансформатор, первичная обмотка которого через переключатель соединена с генератором калибровочного напряжения.

Недостатком этого устройства также является невозможность измерения статической составляющей деформации при проведении динамических испытаний.

Цель изобретения - повышение информативности за счет обеспечения возможности измерения статической и динамической

XI VI 00

СЛ

деформации одним устройством и выбора величины начального выходного напряжения усилителя.

Цель достигается тем, что в известном устройстве усилитель переменного тока заменяется дифференциальным усилителем постоянного тока, прямой выход которого подключен к выходу источника тока, а инвертирующий вход - к выходу цифроанало- гового преобразователя, подключенного к информационным выходам двоичного счетчика, вход которого соединен с выходом ге- нератора импульсов через схему разрешения, разрешающий вход которой подключен к выходу компаратора, один из входов которого соединен с выходом дифференциального усилителя, а на другой вход подано опорное напряжение.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство содержит измерительные каналы, каждый из которых состоит из генератора калибровочного напряжения 1, необходимого для калибровки измерительного канала перед началом измерений; переключателя 2, отключающего генератор калибровки в процессе измерения, разделительного трансформатора 3, опорного элемента 4, величина выходного напряжения которого задает величину выходного тока источника тока, управляемого напряжением 5. тензорезистора 6, который является первичным преобразователем и через который протекает ток от источника тока 5, дифференциального усилителя 7, на выходе которого получают величину напряжения, равную разности напряжений на входах усилителя, компаратора 8, необходимого для сравнения напряжений с входа дифференциального усилителя 7 и внешнего опорного напряжения Uon, цифроаналогового преобразователя 9, преобразующего цифровой код в напряжение компенсации, поступающее на один из входов дифференциального усилителя 7, двоичного счетчика 10, преобразующего последовательность импульсов, поступающих с генератора импульсов 12, в цифровой код, схемы разрешения 11, пропускающей импульсы с генератора импульсов 12 на вход двоичного счетчика 10 при наличии на входе разрешения разрешающего сигнала с выхода компаратора 8.

Генератор калибровочного напряжения 1, опорный элемент 4 и генератор импульсов 12. при реализации многоканального устройства, могут быть общими для всех измерительных каналов

Состояние устройства перед началом проведения измерения: двоичный счетчик

10 обнулен и на его вход импульсы с генератора импульсов 12 не поступают; на входе цифроаналогового преобразователя 9 (а следовательно и на инвертирующем входе

дифференциального усилителя 7) напряжение компенсации отсутствует; падение напряжения на тензорезисторе 6, при прохождении тока через него от источника тока 5, поступает на прямой вход дифферен0 циального усилителя 7, а с его выхода - на вход компаратора 8; на второй вход компаратора 8 подают опорное напряжение Uon., равное по величине напряжению, которое необходимо установить на выходе диффе5 ренциального усилителя 7 перед проведением измерения; при Uon. меньше величины напряжения на выходе дифференциального усилителя 7, на выходе компаратора 8 вырабатывается сигнал разрешения, который по0 ступает на схему разрешения 11.

В процессе измерения устройств.о работает следующим образом. Перед проведением измерения производят установку выходного напряжения диффере.нциально5 го усилителя 7 до выборного значения, равного Uon. Для этого включают генератор импульсов 12, импульсы с которого через схему разрешения 11 поступают на счетный вход двоичного счетчика 10. Цифровой код,

0 соответствующий количеству поступающих импульсов, с выхода двоичного счетчика поступает на вход цифроаналогового преобразователя 9. В результате, на выходе цифроаналогового преобразователя форми5 руется линейно нарастающее напряжение, которое поступает на инвертирующий вход дифференциального усилителя 7. Полярность этого напряжения должна быть такой же, как и на неинвертирующем входе диф0 ференциального усилителя.

На выходе дифференциального усилителя будет формироваться напряжение, величина которого равна разности падения напряжения на тензорезисторе 6 и напря5 жения на выходе цифроаналогового преобразователя 9.

При достижении выходного напряжения дифференциального усилителя величины, равной величине Uon, произойдет

.-. переключение компаратора 8. Сигнал, сформированный на выходе компаратора, поступая на разрешающий вход схемы разрешения 11, запрещает прохождение импульсов с генератора импульсов 12 на счетный вход двоичного счетчика 10. Счет заканчивается и выходное напряжение цифроаналогового преобразователя 9 в дальнейшем остается неизменным.

Т.о. выходное напряжение дифференциального усилителя 7 в процессе измере5

ния будет зависеть только от приращения падения напряжения на тензорезисторе 6, вызванного изменением его сопротивления вследствие деформации.

Т.к. Don, а следовательно и начальное выходное напряжение дифференциального усилителя, можно установить равным 0, то возможно дальнейшее усиление полезного сигнала усилителем постоянного тока, что дает возможность измерять как динамиче- скую, так и статическую составляющие деформации.

Устройство дозволяет одновременно проводить измерения статической и динамической составляющих деформации, что необходимо при испытаниях предварительно нагруженных конструкций, а также выбирать начальное выходное напряжение усилителя одновременно во всех измерительных каналах, что невозможно при ис- пользовании прототипа и аналогов.

Формула изобретения Устройство для измерения деформаций предварительно нагруженных конструктив- ных элементов, содержащее измерительные каналы, каждый из которых выполнен в

виде тензодатчика, последовательно соединенных усилителя и источника стабилизиро- ванного тока, опорный элемент, соединенный с источником тока, генератор калибровочного напряжения, переключатель, разделительный трансформатор, первичная обмотка которого через переключатель соединена с генератором калибровочного напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения информативности за счет одновременного измерения динамической и статической деформаций, оно снабжено цифроаналого- вым преобразователем, выход которого соединен с инвертирующим входом усилителя, двоичным счетчиком, информационные выходы которого соединены с циф- роаналоговым преобразователем, схемой И, выход которой соединен с выходом двоичного счетчика, генератором импульсов, выход которого соединен с первым входом схемы И, компаратором, выход которого соединен с вторым входом схемы И, а один из выходов соединен с выходом усилителя и источником опорного напряжения, соединенным с вторым входом компаратора, а усилитель выполнен дифференциальным.

С/вь/«

и™

В