Измеритель деформаций Советский патент 1977 года по МПК G01B7/16 G01R17/06 

I

Изобретение относнтся к измерительной технике и может быть использовано при раа работках датчиков силы н давления.

Известно устройство для измерения реи« формаовй, содержащее тензометрический

мост н два компенсирующих резистора, вкиоЧШ1ШХ последовательно к параллельно одг ному на его 1шеч| 1Д,

Известное усаройство не обеспечивает компенсации температурного изменения чуа стввтельноств, что снижает точность вамереаий.

Наиболее близко по технической сущности к взобретенвю устройство, содержащее те зометрическвЙ мост с компенсируюйшм ре стором, стабйлизнровашшй источник lift твавя| компенсационйый и измерительный усилители в кокфпенсааионный термо увствв тельный тензомост 2, Однако это устройство вмеет ограниченный диапазон компёв снровавных температур, что дает невысоку точность измерений.

Целью изобретения является повышеиве точности измерения.

Для этого предлагаемое устройство сна& жено вторым тензомостом, тремя резясто- рами, один I и которых подсоешгаен паралн лельно одному из плеч второго тензомоста второй - последовательно с другим плечом тензомоста, а третий, подстроечный - послви довательно с питающей диагональю, тензо моста, измерительная диагональ второго тенаомоста подсоединена последовательно к измерительной диагонали первого тевзомоо та, втбрымсгодстроечнымрезисгорам, вк4к чекяыы в о/шо. ко Ябенсадионного термочувствительногЬ тенйомоста, и резко тором, включенным параллельно в одно из плеч первого тенз&Мйста

На фиг. 1 В90брЬжен упругий элемент с расположенйыми iaa нем резисторами И9 мерит ш деформаций, вид сверху, на фкг. 2 электрическая схема измерителя деформаций, на фиг. 3 и 4 - характерНст ки измерителя деформаций с учетом темп ратурных погрешностей каждого из тензомоотов, на фиг. 5 характеристика измерь теля деформаций при разностном влиянии температурных погрешностей тензомостов. Упругий элемент содержит мембрану 1, на которой расположены резисторы , образуютаяв четыре тевзомоста , (. 2). Тензомост 18 является компенса шюнным. Последовательно б резистором 2 в1Г1ючеы подстроенный резнстор 22. Измо рвтельная диагональ компевсацвоннохч тен зомоста 18. подключена к входу коменсадвойного усилителя 23. Выход ускпв еяя 23 подключен к пвтаюшвй диагонали . зомоста 19. Резисторы 1О в 15, 11 я 14 12 н 16, 13 и 17 соединехш попарно по следовательно и включены в зшеЧи второго тензометрического моста 24. Иамеригви ные диагонали тензомост 19 и 24 соединены посдедовательно н подключены к нон мерительному: усшштелк 25. В питающукц диагональ П х;яедовательно с терзомостом 24 включен резистор 26, В пиечидензо мостов 19 и 24 включены компёнсиру ише резисторы . Упругий элемент изготовлен из MOHS фисталлшшского материала, например сал фира, и имеет форму перевернутого толстост«н4огр стакана Диаметром -«5 мм. Кремниевые тонкоппевочные монокрнсталлическк4 реет1СТ№рЬ1 17 имедот атокшрнук связь с мембраной 1 и расположены вдоль кристал4ог|}(Еф1ЧвСЕ№с: на1 равленнй крвм ння 11 |ОУимеюши максимальную чувс1 « вительность в 1крястанлографвческой плоо кости lOOl. Вёе тензомосты iимеют актав ные плечи. В каждом тензомос гу два ре згстора расположены в радиаг4ном а два в тангенциальном направпеняах Резистор 2 компенсадЕогного тевзомоста IS в 1,2 2 раза короче Bceii остальных резксторов хотя ширина и тотовна вго такие же j как у остальных резисторов.- При норма1льной температуре окружав. )оей среды и отсутствии подводимого к меь браке у&илия или давления тензомосты 19 0 24 сбалансированны и на входе, а значит S на выходе и:гмерительного усшштеля 25 напряжешю отсутствует . . При наличии; деформации мембраны н Нормальной те& ературе окружающей сре ды за с.чют езмевения сощ отивяенйй резио торов 2- компенсационного твнзомоста 18 напряжение подводимое к входу компенса- Ш1ОННОГО усилители 23, изменяется Суве личивается),- а следовательно, увеличивается 1Ш1ряженяе, питающее тензомост 19 Очевидно, 0 чем больше деформаияи р аисгоров 2«, тем ва большую величину пэ менится lianpsoKetme на выходекомпенсак шюнного усилителя 23 Все резисторы те эомостов 19 и 24 также изменяют снов со1фотивле1шя, а поскольку измерительные даагогшли teBsoMOcroB соеюшены послёдо вательно, то полезные сигналы складывай, тся. Таким образом, при воздействии д&формации происходит сложение полезных сигналов от ензомостов 18, 19н 24.и повышение крутизны преобразования за счет компенсационного моста 18 и компе садионного ус шителя 23. Если изменяется температура окружаю- шей среды, а подводимое к мембране да ление нли усилие отсутствует, то (поскольку в кажцом из тенаомостов включены ком пенсирунмцие резисторы 27-30) аапрвжение в измерительных диагоналях этих тензомоотов, обуславливающее температурные по rpeifflFiocTH, будет иметь уменьшенные значения ЛИ, л Л IT дд {фиг. 3, 4). Изме- рительные диагйяаля: тёнзомостов 19 и Й4 соединены так, что уменьшенные напряжвшш обуславливающие TeMnepai-ypnyra погрешность каждого из тензомостов 19 и 24,, взаимно выэд:таются (фиг. S). А если учестьj что Haop raseHHe, определяющее погрешность тензомоста 24, регулируется, то на входе измерительного усилителя 25 можно полу чить значение напряЕжения, обуславливающее температурную погрешность, близкое к нулю. Таким образом компенсируется аддитивная составляющая температурной ио грешнрстй, т.е. составляюшая, определи- щая температурный дрейф нуля. йзмейенйе температуры окружающей срв ды при наличии деформадии приведет к д| .йолннтельному изменению напряжения э H3N epHTenbHOfi диагоналш компенсационного твнзомоста 18. G помощью подстроечяого резистора 22 это изменение устанавливается такой величины, при которой происходит полная кЫ шенсация температурного изменения чувствительности всех тензомостов за счет изк1ененйя напряжения питания тенаомоста 19. Изобр0тв 1Не{ позволяет расширить диапазон рабочих температур без ухудшения метрологических характеристик измерителя «формаций и повысить точность измерения. Формула изобретения Иймеритель деформаций, содержащий тензомост с компенсирующим резистором, стабилизированный источник питания, компеисасадйонный и измерительный усилители и компенсационный термочувствительный тензомост, отличающийся- тем, что, с цельж повышения точности измерения, он снабжен вторым тензомостом, тремя резисторами, один из которых подсоединен riapa/sлельно одному из плеч второго тензомоста, второй последовательно с другим плечом

тенаомоста, a третий, подстроенный - ni следовательно с питающей диагональю те}1 зомоста, измерительная диагональ второго тенаомоста подсоединена последовательно к измерительнойдиагонали первого тензо моста, вторым подстроечным резистором, вювоченным в одно из плеч компенсацио ного термочувствитвльно1го тензомоста, и

резистором, включенным -параллельно в одно из плеч первого тензомоста.

Источники информадин, принятые во ВНЙРмание при экспертизе:

1.Патент США № 2447362, кл. 7 3-88,5, 1965.

2.Авторское свидетельство СССР № 430277, кл. 01 В 7/18. 1971.

30 /Р, к

V , W

рЩЬсгйх -,

0-C-IH 26

7/ Jj2X

11, ПV

чпн

581368

Фиг.)

,

U2.4