Способ преобразования усилия Советский патент 1980 года по МПК G01L1/12 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано в системах aBTcasgiT ;ческого управления кпя регистрации и ввода в цифровые устройства значеНИИ изнуряемого усилия. Известен способ преобразованкгя ., усилия, заключающийся в приложении измеряемого усилия к феррсадагнитнстлу сердечнику с обмотками, и регистрации часто-ил автогенератора, подключенного к этим обмоткам 1. Однако этот способ не обеспечивае требуемой точности измерений усй- ЛИЙ, Наиболее близким по техническ Й сущности к предложенному является способ, заключакяцийся в приложении усилия к ферромагнитному сердечнику, перемагничивании этого сердечника периодически изменяющимся полем и регистрации огибающей случайной электродвижущей силы от необратимых изменений намагниченности 2. К недостаткам этого способа отно сится низкая точность преобразования усилия. Цель изобретения - повышение точности преобразования; Это достигается тем, что по предложенному способу сравнивают напря- жениё огибающей с эталонным напряжением, формируют временной интервал, в течение которого напряжение огибающей превышает 9талоннр е напряжение , и заполняют .этот интервал выбросами случайной электродвижущей силы за фиксированный уровень селекции ,. . На фиг.1 показаны вид случайной электродвижущей силы Ец, ( t) и нормализированные по амплитуде и длительности выбросы Uj (t) за фиксированный уровень селекции Б ; на фиг.2 вид огибающей мгновенной мощности случайной злектрЬЯвижущеЙ силы и (t) и сформйро)ванный временной интервал и„ (t), в течение которого Напряжение огибающей превьвиает эталонное напряжение и ; фиг.З зависимость среднего числа импульсов Uft в интервале fr (длительность временного интервала) от величины изменяемого усилия Р, обозначенную N(P); на фиг.4 - структурная схема измерителя усилия, реализующего предложенный способ. Зависимость Ещ (t) (фиг.1) представляет периодически нестационар717571

ный процесс с периодом нестационарности равным периоду изменения перемагничивающего поля. Число выбросов Ufc за период нестационарности может достигать (3 6)10 , что достаточно дляточного измерений величины усилия. Кривая огибающей мгновенной ГФэщности щума U, (t) (фиг.2) получена путем квадратичного детектив рвания сигнала Em,(t) (фиг.1) с последующим сглаживанием фильтром. Временной интервал /& полчается сравнением напряжения огибающей с эталонйым напряжением. Продолжи т ель ность следования импульсов U всегда больше длительности интервала t , что Достигается выборов величины Ер и Uj. Зависимость N(р) получена путем подсчета импульсов ив за интервал t . При увеличении усилия Р число импульсов уменьшается . Уменьшение числа импульсов N при увеличении усилия происходит как за счет умёньшенйя длительности временного интервала t , так и за счет уменьшения числа выбросов U. При этом помимо увеличения крутизны характеристики уменьшается нелинейность зависимости N(P), так как увеличение крутизны зависимости интервала t от усилия Р компенсируется уменьшением крутизны зависмости среднего числа выбросов Ug от Р (фиг.З). Повышение надежности д(зстигается за счет применения боле простых операций и сокращении их . Кроме того, применение выбросов случайной электродвижущей силы Для заполнения временного интервала

позволяет исключить в устройстве,

реализуихцем данный способ, генератор опорной частоты, которую необходимо дзменять в зависимости ОТ иэШрйёйЪг.б усилия.

Устройство включает генератор I переменного тока, упругий элемент 2, перемагничивающую обмотку 3, ферромагнитный сердечник 4, измерительную обмотку 5, усилитель,б, квадратичный детектор 7 формирователь 8 временного интервала, формирователь 9 выбросов у схему 10 совпадения и двoиJчнo;;;;Лёd} тйчный счетчик 11. Двумя с треЛками на фиг. 4 обозначено Измеряемое усилие Р. Выход генератора 1 переменного тока соединен с перемагничйвающёй обмоткой 3 и входом установки нуля счетчика 11. Ферромагнитный сердечник 4 жестко связан с упругим элементом 2. Г Измерительная обмотка 5, усилитель 6, квадратичный детектор 7, формирователь 8, схема 10 совпадения и счетчик 11 соединены последовательно. Вход формирователя 9 noflkJBOieH

к выходу усили-теля, а выход соедине с вторым входом схемы совпадения.

Способ реализуется следующиг обоазом,

Предположим, что измеряемое усилие Р 0, Выходной ток генератора переменного тока проходя по перемагничивающей обмотке 3 создает периодически изменяющееся магнитное поле и ферромагнитный сердечник 4 перемагничивается. Ферромагнитный сердечник 4 при отсутствии измеряемого усилия механически нагружен за счет закрепления с некоторым натяжением. Импульсы электродвижу-, щей силы, индуцируемые в измерительной обмотке 5, усиливаются и поступают на формирователь выбросов 9, формирующий выбросы сигнала на некоторый уровень селекции. Сформированные импульсы далее поступают на вход схемы 10 совпадения. Сигнал с усилителя поступает также на квадратичный детектор 7. С выхода детектора сигнал поступает на формирователь 8, сравнивающий напряжение огибающей с некоторым эталонным напряжением и формир5пощий временной интервал, в течение которого напряжение огибающей превышает эталонное напряжение.Величина эталонного Иапрйженйя и начальное напряжение ферромагнитного сердечника 4 выбраны так, чтобы при Р О длительность временного,интервала также равнялас нулю. Таким образом, при Р - О показание счетчика 11 также равно нулю, так как схема 10 совпадения закрыта сортвествующим потенциалом формирователя б При Р : О напряжение в ферромагнитном сердечнике 4 уменьшается за счет прогиба упругого элемента 2, мощность сигнала с измериTfanbHofi обмотки 5 возрастает, увеличивается напряжение огибающей и увеличивается длительность импульса с выхода формирователя 8. При этом увеличивается число импульсов, регистрируемое счетчиком 11. Счетчик устанавливается в нуль от генератор 1 перед началом измерения автоматически. Погрешность от разброса показаний счетчика , обусловленная дисперсией числа выбросов, практически полностью устраняется тем, что две младших декады счетчика используются как делители частоты и содержимое их, не индицируется.

Предложенный способ преобразования усилия в цифровой код позволяет создать более надежные измерители усилия с расширенными функциональН1ыми возможностями (за счет изменения уровня селекции и величины эталонного напряжения). Кроме того, Отпадает необходимость применения аналого-цифровых преобразователей для ввода Информации в ЦВМ.

Формула изобретения.

Способ преобразования усилия заключающийся в приложении усилия

К ферромагнитному сердечнику, перемагничивании этого сердечника периодически изменяющимся полем и рёз йстрации огибакяцей случайной электродвижущей силы от необратимых изменений намагниченности, отличающ и и с и тем, что, с целъ повышения точности преобразования, в нем сравнивают напряжение огибающей с эталонным напряжением, формируют временной интервал, в течение которого напряжение огибающей превышает

эталонное напряжение, и заполняют этот интервал выбросами случайной электродвижущей силы за фиксированный уровень селекции.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР. |№24б127, кл. G 01 L 1/12, 1964.

2.Авторское Свидетельство СССР №160385, ТСЛ.С 01 L , 1964

0 (прототип).

ftaW

Фиг./