Автоматическое многоканальное тензометрическое устройство Советский патент 1979 года по МПК G01B7/16 

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к констру ции тензометрических устройств для измерения деформаций твердых тел при нали чии помех. Известно тензометрическое устройство содержащее мостовую схему, усилители, включенные на ее выходе, генератор и измеритель временных интервалов, ключи, х;оединенные с выходами датчика интервалов времени LlJ. Недостатком этого устройства является невысокая производительность, обусповпенная тем, что вопросы устранения помех решаются путем усреднения сигналов во времени. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является автоматическое многоканальное устройство, содержащее в каждом канале тензодатчик, к выходу которого подключен усилитель, схему сравнения, ко входам которой подключены выходы последовательно соединенных дифференцирующего блока и блока задержки и ключ, источник питания тензодатчиков, коммутатор каналов, соединенный через аналого-цифровой преобразователь с измерительным входом цифровой вычислитегшной машины, другой вход которой соединен с выходом коммутатора каналов по цепи кода номера канала, и блок задержки импульса запуска,-выход которого подключен к запускающему входу коммутатора каналов 2,. Недостатком этого устройства 5гвляет- ся то, что при его использовании на соединительных проводах наводится помеха и на вход усилителей поступает аддитивная смесь полезного сигнала и помехи. А так как измерение производится в момент приращения производной сигнала, величина которого берется мапой с целью обеспечения необходимой точности измерений, то при наличии в соединительньгх проводах случайных помех даже небольшой величины устройство будет лроизвоаигь измерения практически в каждом такте опроса, что в значительной степени

Ьказывается на погрешности изм ений и веает к ошибочному опреаепению предела упругости материала.

Целью изобретения является повышение; помехоустойчивости устройства.

Цель постигается тем, что предлагаемое устройство в каждом канапе снабжено управляемым аттенюатором, первый вход которого подключен к выходу усилитля, а выход - ко входам дифференцирующего блока и коммутатора каналов, блоком порога по производной сигнала, вход которого соединен со схемой сравнения, а первый выход - с ключом, формирователем опорного и измерительного напряжений, первый вход которого соединен с выходом источника питания, второй входс входом блока задержки импульса запуска, третий вход - с входом-f коммутатора каналов, четвертый - со вторым выходом блока порога по производной сигнала, а первый выход соединен со. вторым входом управляемого аттенюатора, блоком коммутации питания, первый вход которого подключен ко второму выходу формироватепя опорного и измерительного напряжений, второй вход - к третьему входу формирователя опорного и измерительного напряжений, выход - ко входу тензодатчика, а выход блока задержки импульса запуска соединен с входом схемы сравнения

На чертеже изображена структурная схема устройства.

Автоматическое многоканальное танэометрнчесжое устройство содержит в каждом канале тензодатчик 1, усилитель 2, управляемый аттенюатор 3, дифференцирующ блок 4, блок 5 задержки, схему 6 сравнения, блок 7 порога по производной сигнала и ключ 8, а также источник 9 питания тензодатчиков, блок 10 коммутации питания, формирователь 11 опорного и измерительного напряжений, коммутатор 12 каналов, блок 13 задержки импульсов запуска, аналого-цифровой преобразователь 14 и цифровую вычислительную машИну 15.

Устройство работает следующим образом.

С выхода источника 9 питания, в шкале которого проградуирован аналого-цифровой преобразователь 14, постоянное на- пр51жение поступает на формирователь 11 опорного и измерительного напряжений. Опорное напряжение соответствует уровню Х, а измерительное напряжение уровню Хд, причем соотноигение между

опорным и измерительным напряжением определяется следующим уравнением:

,

В первом цикле опроса при поступлении импульса запуска на второй вход формирователя 11, на его втором входе появляются измерительные импульсы в каждом такте, поступащие на вход блока

10коммутации питания. На втором выходе формирователя 11 измерительные импульсы без опорных формируются только

в первом цикле опроса. После усиления сигнала с тензодатчиков 1, выходное напряжение поступает на управляемые аттенюаторы 3, которые осуществляют деление измерительного напряжения X ., на коэффициент N . Это происходит при приходе управляющего импульса на второй вход аттенюатора 3 с первого выхода формирователя 11. Операция деления на коэффициент N позволяет уменьшить возможные помехи в N раз и приводит измерительное напряжение к шкале измерения аналого-цифрового преобразователя 14. Отфильтрованный сигнал поступает на вход дифференцирующих блоков 4, дифференцирует ся, и далее значение производной сигнала запоминается в блоках 5 задержки до следукицеро цикла опроса.

Во втором цикле опроса формироватегаь

11опорного и измерительного напряжений формирует опорное напряжение амплитудой X . После усиления сигнала с тензоаатчика 1 напряжение поступает на управляемы аттенюаторы 3, которые осуществляют передачу сигнала с коэффициентом, равным единице, при приходе управляющего импульса на второй вход с первого выхода блока 11. Сигнал с выхода аттенюаторов

3 поступает на вход дифференцирующих блоков 4 и на входы коммутатора 12. На схему 6 сравнения подается текущая производная сигн-ала и производная сигнала с блока 5 задер;«ки, полученная в первом цикле опроса. Сравнение производится в моменты наличия задержанного импульса на стробируемом входе схемы 6 сравнения. При обнаружении приращения производной производится проверка, чем вызвано данное приращение. Если приращение производной превышает величину порога в блоках 7 по производной сигнала, то на втором выходе блоков 7 появится импульс, поступающий на четвертый вход блока 11. Формирователь 11 формирует измерительный импульс амплитудой X , который вновь поступает через усилитель 2 на аттенюатор 3, пепится на коэффициент N, дифференцируется бпоком 4 и сравнивается со значением производной, полученной в предыдущем цикпе опроса. Если прираще ние производной бьшо вызвано напгичием помехи, то после деления на N ее величина станет меньше величины порога в блоке 7 и на первом выходе блока 7 импугсьс не поЕСвится, ключ 8 останется открытым, а данный канал не включится, и аналогоцифровой преобразователь 14 не кодирует сигнал номера канала. Если приращения производной не произошло при формировании опорного напряжения, то на выходе блока 7 импульс не появится, не произойдет формирования измерительного напряже ния в блоке 11, ключ 8 останется открытым. При этом также импульс запуска пойдет в обход данного канала коммутатора 12, данный канал не включится, аналого-цифровой преобразователь 14 не коди рует сигнал, и на вычислительную машину 15 не поступит код номера коммутируе мого канала. Если же приращение производной вызывается пределом упругости материала,то на втором выходе блока 7 порога по производной сигнала появляется импульс, формирователь 11 сформирует измерителькое напряжение амплитудой X-j, аттенюато ры разделяют это напряжение на коэффициент N и при наличии абсолютного приращения производной, больше величины порога в блоке 7, на первом выходе блока 7 появится импульс, включающий ключ 8 на время опроса коммутатором 12 данного канала. Канал включается, и на цифрову ю вычислительную машину поступает код номера опрашиваемого канала. . Таким образом, введение в конструкцию устройства аттенюаторов, блока порога по производной сигнала, формирователя опорного и измерительного напряжения, атакже блока коммутации питания повышает помехоустойчивость устройства в п раз,, . обеспечивая при этом достаточную производительность и надежность контроля. Формула изобретения Автоматическое многоканальное тензо- метрическое устройство содержащее в каждом канале тензодатчик, к выходу которого подключен усипитепь, схему сравнения, ко входам которой подключены выходы последовательно соединенных дифференцирующего блока и блока задержки и ключ, источник питания тензодатчиков, коммутатор каналов, соединенный через аналогоцифровой преобразователь с измерительным входомцифровой вычислительной машины, другой вход которой соединен с выходом коммутатора каналов по цепи кода номера канала, блок задержки импульса запуска, выход которого подключен к запускакяцему входу коммутатора каналов, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, оно снабжено в каждом канале ,уг;равяявмым{ аттенюатором, первый вход которого подключен к выходу усилителя, а выход - ко входам дифференцирующего блока и коммутатора каналов, блоком порога по производной сигнала, вход которого соединен со схемой сравнения, а первый выход - с ключом, формирователем опорного и измерительного напряжений, первый вход которого соединен с выходом источника питания, второй вход - с входом блока задержки импульса запуска, третий вход - с входом коммутатора каналов, четвертый - со вто- рым выходом блока порога по рроизводной сигнала, а первый выход соединен со, вторым входом управляемого аттенюатора, блоком коммутации питания, первый вхрд которого подключен ко второму выходу формирователя опорного и измерительного напряжений, второй вход - к третьему входу формирователя опорного и измерительного напряжений, выход - ко входу тензодатчика, а выход блока задержки импульса запуска соединен с входом схемы сравнения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР / 423Q55, кл. G О1 R 17/1О, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР №462981, кл. G 01 В 7/18, 1974.

(Импульс запуска