Устройство для измерения деформа-ций Советский патент 1981 года по МПК G01B7/16 

1

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерительным устройствам для измерения ме ханических деформаций и напряжений.

Известны устройства для измерения деформаций, которые содержат тензорезисторный мост и источник питания тензомоста, присоединенный к диагонали питания fl.

Такие измерительные устройства, дающие результаты измерений в виде злектрического сигнала, не позволяют выделять и измерять с повьииенной точностью деформации в области их зкстремальных значений.

Наиболее близкое к предлагаемому устройство для измерения деформаций содержит тензомост и источник питания тензомоста с электрически управляемьлм выходным напряжением, с источником питания соединен своим выходом определитель экстремума электрических сигналов, который предназначен для управления выходным напряжением источника, со входом определителя экстремума связан своим выходом тензоусилитель, ко входу которого присоединен вспомогательный тензомост своей измерительной диагональю .

Такое выполнение известного устройства позволяет в момент достиже- , ния экстремальных значений деформациями повысить на некоторое время напряжение источника питания и тем самым увеличить масштаб выходного сигнала устройства. Благодаря повышению масштаба повышается точность результатов измерений экстремальных

0 значений деформаций.

Однако в окрестности экстремальных деформаций выходной сигнал вспомогательного тензомоста изменяется медленно. Поэтому крутизна выходного

5 сигнала определителя экстремума, деформирующего входной сигнал, оказывается небольшой. Причем эту крутизну трудно увеличить, поскольку величина входных и выходных сигналов

0 определителей экстремума имеет естественные ограничения. Такие свойства определителей экстремума не позволяют с нужной точноетыо выделить момент экстремума. В результате, чтобы

5 охватить нужную окрестность экстрег 1ума измерениями, источник питания тензомоста Должен создавать достаточно длительный импульс повышенного выходного напряжения. По большая 0 длительность импульса повышенного

напряжения вызывает существенный нагрев тензореэисторов тензомоста и, как следствие, снижение точности результатов измерений.

Цель изобретения - повьщиение точности результатов измерений экстремальных деформаций путем уменьшения перегрева тенэбмоста, вызванного импульсом повышенных значений выходного напряжения от источника питания.

Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения деформаций снабжено суммирукяцим усилителем с двумя входами, который соединен выходом со входом определителя экстремума, а одним из своих входов - с выходом тензоусилителя. Устройство содержит также источник опорного напряжения, соединенный со вторым входом суммирующего усилителя, второй тензоусилитель, соединенный выходом с диагональю питания вспомогательного тензомоста, и второй вспомогательный тензомост, соединенный измерительной диагональюсо входом второго тензоусилителя, а диагональю питания -. с выходом суммирующего усилителя.

На чертеже приведена блок-схема устройства для измерения деформаций.

Тензомост и источник питания тензомоста с управляекым выходным напряжением показаны одним блоком 1. К источнику питания танзомоста присоединен определитель 2 экстремальных значений электрических сигналов. Его вход соединен с суммирующим усилителем 3, имекшшм два входа. Первый вход суммирующего усилителя 3 соединен с выходом тензоусилителя 4, а второй - с источником 5 опорного напряжения. Вспомогательный тензомос б измерительной.диагональю соединен со входом тензоусилителя 4, а диагональю пита1ния - со вторым тензоусилителем 7. второй вспомогательный тензомост 8 соединен измерительной диагональю со входом тензоусилителя 7, а Диагональю питания - с выходом сук шрук11дего усилителя 3.

Устройство работает следующим образом..

Тензорезисторы основного тензомоста (не показан), входящего в блок 1 и тензорезисторы вспомогательных тензомострв 6 и 8 наклеивают на испытуемую конструкцию. Конструкцию нагружают переменной нагрузкрй, в результате действия которой в ней возникнут переменные деформации

€ &о COS4J t, (1 )

где 6о- начальная деформаг ия.

Под воздействием деформаций (1) бу дет периодически изменяться коэффициент передачи цепочки, состоящей из вспомогательных тензомостов 6 и 8 и тензоусилителей 4 и 7, эта цепочка охватывает усилитель 3 положительной обратной связью. Поскольку с первым входом усилителя 3 соединен источник постоянного опорного напряжения, а второй вход соединён с выходом цепочкой обратной связи, у которой периодически изменяется ко(эффициент передачи, то на выходе усилителя 3 возникнет периодически изменяющееся несинусоидальное напряжение той же частоты, что и частота С1 деформаций (1). Его величина будет определяться зависимостью

3-(21

-1-

5 где Vj - напряжение на выходе усилителя 3,

наибольший коэффициент пеК редачи по цепи от выхода усилителя 3 через вспомогательные тензомосты 6 8 и тензоусилители 4 и 7 до входа усилителя 3,

Кз коэффициент усиления усилителя 3,

опорное напряжение ,

Vo круговая частота, и; tвремя. 2.

Если величина К- К меньше единицы, но близка к ней, то в области максимума сигнала (2) его изменение будет происходить значительно быстрее, чем обычного синусоидального сигнала, хотя в области минимума изменение идет почти так же, как у обычной синусоид л.

По этой причине при достижении деформацией максимальных значений определителю экстремума удается с повышенной точностью выделить момент максимума, а это позволяет выбрать меньшую ширину импульса повышенного значения выходного напряжения источника питания тензомоста в блоке 1. В результате тензорезисторы тензомоста .в блоке 1 перегреваются меньше, что приводит к повышению точности результатов измерений максимальных деформаций.

Предлагаемое устройство позволяет получить более высокую крутизну сигнала определителя экстремума в N раз, где

xi aKCi)

N

.-KjKl

Примерно во столько же раз повышается точность определения момента достижения деформацией макси111ума.

Формула изобретения

Устройство для измерения деформаций, содержащее тензомост, источник питания.тензомоста с электрически управляе1 ам выходным напряжением, определитель экстремума электрических сигналов, соединенный своим выходом с источником питания, тензоусйлйтель, связанный своим выходом со входом определителя экстремума, и вспомогательный тензомост, соеди,ненный измерительной диагональю со входом тензоусилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности результатов измерений экстремальных деформаций путем уменьшения перегрева тензомоста от источника питания, оно снабжено суммирую;ищм,усили1влвм С двумя- входами, который соединен своим выходом со входом определителя экстремума и одним из своих входов с выходом тенэоусилителя, источнике опорного напряжения, соединенным со вторым входом суммирующего усилителя, вторым тензоусилителем, соединенным свои( выходом с диагональю питания вспомогательного тензомоста, и вторым вспомогательным тензомостом, соединенным измерительной диагональю со входом. J второго тензоусилителя, а диагональю питания - с выходом суммирующего усипителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Тензометрия в мшииностроении. Справочное пособие. Под ред. к.т.н. Р.А.Макарова. М., Машиностроение, 1.975, с. 32, рис. 176.

5 2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2538057/18-21, кл. G 01 В 7/16, 25.10.77 (прототип).