Устройство для измерения приращения сопротивления Советский патент 1980 года по МПК G01R17/10 

Изобретение относится к измеритель ной технике, в частности к измеритель ным четырехплечим мостам с импульсным питанием, и может быть использовано при измерении приращений сопротивлени тензорезисторных преобразователей или им подобных. Известно устройство, состоящее из мостовой цепи с чувствительными элементами, питающая диагональ мое товой цепи связана, с гене эатором биполярных импульсов, а в измерительную диагональ включен усилитель, К выходу усилителя подключен ключ, управляемый импульсами от генератора и соединяющий выход усилителя с реактивной нагрузкор - емкостью. Усиленные импульсь разбаланса через кратковременно открываемый ключ запоминаются на емкости, таким образом выходное напря жение на емкости пропорционально значению при эащения сопротивления чувствительного элемента, например тензоре зистора l . Однако это устройство имеет узкий частотный диапазон и невысокую точность регистрации мгновенных значёНИИ приращений сопротивления из-за представлений непрерывного процесса изменения сопротивления дискретными значениями с последующей фиксацией на емкости каждого дискретного значения в течение периода следования . импульсов питания. Известно устройство, содержгицее генераторимпульсов связанный с питающей диагональю мостовой цепи, выполненной на чувствительных элеменО тах-тензорезисторах, В измерительную диагональ мостовой цепи включен дифференциальный усилитель, к выходу которого подключены своими входами два управляемых ключа детектора, которые нагружены на соответствующие емкости, К каждой емкости подключены входы дополнительного дифференциального усилителя, осуществляющего дополнительное усиление разности напряжений на емкостях 1 . Известное устройство работает следующим образом. Усиленньае/импульсы разбаланс фиксируются во время импульса и паузы на соответствующих емкостях детекторов за счет коммутации ключей детекторов под действием управляющих импульсов генератора. Разность этих напряжений усиливается дополнительным усилителем и напряжение с выхода этого усилителя пропорционально измepяe лoмy приращению. В этом устройстве повышается точ ночть по сравнению с известными уст ройстватии, так, как дискретизация происходит дважды за период импульсов питания мостовой цепи и .вследствие этого несколько расширяется частотный диапазон. Однако в силу конечной паузы между импульсами и конечной длительности им пульсов питания невозможно получить непрерывное восстановление процесса изменения приращений сопротивления Цель изобретения - расширение час тотного диапазона и повышение точное ти измерения. Цель достигается тем, что в устрой стве для измерения приращения сопротивления, содержащем генератор импуль сов, подключенный к питающей диагона ли мостовой -цепи, дифференциальный усилитель, входы которого подключены измерительной диагонали мостовой цепи а выход через первый управляемый ключ коммутатора подключен к.нагрузке, дополнительный усилитель, второй управляемый ключ коммутатора,управля ющий вход которого подключен- вместе с управляющим входом первого ключа к выходу генератора имлуЛьсов, вход дополнительного усилителя подключен к выходу дифференциального .усилителя, а его выход через второй управляе1мый ключ коммутатора к нагрузке, причем нагрузка выполнена в виде активного сопротивления;, а генератор выполнен в виде генератора биполярных импульсов, На черетеже приведена схема устро ства„ Устройство состоит из генератора 1биполярных прямоугольных импульсов мостовой цепи 2, дифференциального усилителя 3, дополнительного усилителя 4, коммутатора 5, содержащего два ключа с общим выходом, активной нагрузки 6 Генератор 1 питает мостовую цепь 2биполярными импульсами HJ Е(1 --}, при пТ S. t-5 пТ «-1 И --f. . , прц (n -i- 1 (И+) + (й) Е, где И и И - амплитуды положительн го и отрицательного им пульсов Е - полярная ампли.туда им пульса питания, котор управляет коммутаторо Частота питания мостовой цепи 2 выбрана небольшой и находится в области низких .частот спектра исследуе мого процесса, а скважность импуль-. сов питания невысока, т.е. несколько е,циниц. Выходное напряжение усилителя 3; -состоящее из последовательностей по.ложительных и отрицательных импульсов, промодулировано по закону изменения сопротивления мостовой цепи 2, Во всем интервале времени nT+(nT-ft) первый ключ коммутатора 5 подключает активную нагрузку 6 к выходу усилителя 3 и таким образом усиленное напряжение прикладывают к нагрузке 6. Во всем интервале времени (пТ ) + (п + 1)т второй ключ коммутатора 5 подключает активную нагрузку 6 к выходу дополнительного усилителя 4. При этом к нагрузке 6 прикладывает-, ся инвертированное выходное напряжение усилителя 4, т.е. дополнительно усиленное в Т .У раз выходное напряжение усилителя 3 со сменой знака. На активной нагрузке б формируется постоянное напряжение, пропорциональное постоянному разбалансу мостовой цепи 2, и переменное, изменяющееся по закону изменения сопротивления измерительного преобразователя, При этом частота исследуемого процесса значительно превышает частоту питания, а точность измерения возрастает ввиду непрерывной передачи мгно-° венных значений усиленного напряжения на нагрузку. Наличие паразитных выбросов напряжения в измерительной диагонсши мостовой цепи из-за реактивностей кабеля не вносит существенной погрешности из-за того, что они имеют небольшую длительность и большой перрюд повторения Т, следовательно их спектральные -составляющие малыв Таким образЬм, за счет непрерывного приложен.ия к нагрузке усиленного и дсяюлнителько усиленного напряжения с инвертированием, а также за счет указанного выбора частоты питания в предложенном способе расширяется частотный диапазон измерения и увеличивается точность. Формула изобрететния It, Устройство для измерения приращения сопротизления, содержащее генератор .импу.льсов, подключенный к пи- танлцей диагонали мостовой цепи, дифференциальнйй усилитель, входы кото-рого подключены к измерительной диагонали мостовой цепи, а.выход через. первьай управляемый ключ коммутатора подключен.к нагрузке, дополнительный усилитель, второй управляемый ключ . ког-мутатора, управляющий вход которово подключен вместе с управляющим входом первого., ключа и выходу генератора импульсовf отличающеес я теМ;, что, с целью расширения частотного диапазона и повышения точности измерения, вход дополнительно-, го усилителя подключен к выходу дифференциального усилителя, а его выход через второй управляемый ключ ко1имутатора к нагрузке 2с, Устройство по п,1, отличающее с я тем, что нагрузка выполнена в виде активного сопротивления, а генератор выполнен в виде генератора биполярных импульсов.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1,Хорн О, Тензометрические мосты, М., Госэнергоиздат, 1962, с. 213.

2.Авторское свидетельство СССР 634127, 11.02.77.

Одыг