Тензометрическое устройство Советский патент 1981 года по МПК G01B7/16 

(54) ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к измеритель ной, технике,в частности к устройствам для измерений деформаций твердых тел. По основному авт. св. № 746175 известно тензометрическое устройство содержащее первый и второй источники питания, электрический мост, образованный резисто рным и тензорезисторными полумостами, в измерительную диагональ которого включен регистратор, первый и второй переключатели тензорезисторов, дифференциальный усилитель и управляемое сопротивление Тензорезисторный полумост образован включенными в его плечи активными и компенсационными терморезисторами. Вход первого плеча резисторного полумоста соединен с входом первого переключателя тензорезнсторов, выходы которого подключены к входам активных тензорезисторов полумоста, подключенHbtx к выходам второго переключателя тензорезисторов, вход которого соедииен с первым выводом первого источника питания. Между вторым входом источника питания и выводом компенсационного тензорезистора включено управляв- . мое сопротивление. К этому же выводу компенсационного тензорезистора подключен второй вход дифференциального усилителя, первьй вход которого подключен к входу второго ппеча резисторг кого полумоста, а выход подсоединен к управляющему выводу управляемого сопротивления. Второй Hcto4HHK питания подключен к полумосту через входы его плеч ГО. Недостатком данного устройства . является то,что измерение деформаций . по известной полумостовой схеме обеспечивает высокую точность измерений только в условиях стационарных температур. Кроме того, погрешность в измерения сносят сопротивления провог: дов, включенных между активными к компенсационными тензорезисторами.

Целью изобретения является повьшение точности измерения деформации.

Цель достигается тем, что устройство снабжено двумя последовательно соединенными резисторами, atopbiM управляемым сопротивлением, вторым дифференциальным усилителем, третьим переключателем выбора тензорезистоР9В, -третьим источником питания и тремя пере слючателями режимов, входы третьего переключателя тензорезисторов подключены к выводам активных тензорезисторов, общая точка соединения которых подключена к первому выводу третьего переключателя режима, к первому выводу второго управляемого сопротивления и к первому выводу второго резистора, соединенного вторым .выводом с первым входом второго дифференциального усилителя и со вторым выводом третьего переключателя режима, подключенного третьим выводом ко второму входу регистратора, а также с первым выходом третьего источника питания, второй выход которого соединен со вторым выводом второго управляемого сопротивления, соединенного управляющим выводом с выходом второго дифференциального усилителя, вькод третьего переключателя выбора тензорезисторов соединен со вторым выводом компенсационного тензорезистора, со вторым входом второго дифференциального усилителя и с первыми вывода первого и второго переключателей режима, вторые, выводы которых подключены к первому выводу первого резистора, третий вывод первого пере-, ключателя режима соединен со вторым выводом первого управляемого сопротивления, третий вывод второго переключателя режима соединен со вторым входом первого дифференциального усилителя, а выходы первого источника питания подключены на входы полумоста, первого переключателя выбора тензорезисторов и первого дифференциального усилителя.

На чертеже представлена схема тензометрического устройства.

Устройство содержит полумост 1, первый вход которого соединен с первым выходом первого источника 2 питания и с входом первого перекпючателя 3 выбора тензорезисторов, выходы которого подключены к первым выводам активных тензорезисторов 4 - б К этим же выводам активных .тензорезисторов 4-6 подключены выходы второго переключателя 7 выбора тензорезисторов, вход которого подключен к первому выходу второго источника 8 питания. Вторые выводы тензорезисторов 4-6 подключены к выходам третьего переключателя 9 выбора тензорезисторов, и каждый из этих выводов соединен с первым выводом компенсационного тензорезистора 10 в узловой точке 11. К этой же точке подключен первый вывод второго управляемого сопротивления 12, первый вывод резистора 13 и первый вывод третьего переключателя 14 режима. Второй вывод тензорезистора 10 соединен с входом переключателя 9 выбора тензорезисторов, со вторым входом второго дифференциального усилителя 15 и первыми выводами переключателей 16 и 17 режима, вторые выводы которых подключены ко второму выводу резистора 18. Первьй вывод резистора 18 соединен со вторым выводом резистора 13, с первым выходом третьего источника 19 питания, подключенного вторым выводом ко второму выводу управляемого сопротивления 12, со вторым выводом переключателя 14 режима и,с первым входом усилителя 15, выход которого подключен к. управляющему выводу сопротивления 12. Второй выход источника 2 питания соединен со вторым входом полумоста 1 и к первым входам первого дифференциального усилителя 20, второй вход которого подключен ктретьему выводу переключателя 17 режима, а выход соединен с управляющим выводом первого управляемого сопротивления 21. Первый вывод сопротивле.ния 2 соединен со вто-.. рым выходом источника питания 8, а второй вывод сопротивления 21 подключен к третьему выводу переключателя 16 резкима. Первый вход регистратора 22 соединен с выходом полумоста 1, а второй вход регистратора 22 подключен к третьему выводу переключателя 14 режима.

Устройство работает в режиме с компенсационным тензорезистором 10 и режиме с одним активным тензорезистором.

В режиме с компенсационным тензорезистором 10 соединены первый и третий выводы переключателей 16, 17 и 1А режима. Выборка избранного для . измерения тензорезисторов 4 и подключение их к первому выходу источника 8 питания и к входу первого плеча резисторного полумоста 1 производится установкой переключателей 3 и 7 в одноименное положение. Так :как в разрыв соединительной линии, в узловой точке 23, и узловой точки 24 включен дифференциальный усилитель 20, с высоким входным сопротивлением, то соединительные линии между переключателем 3 и тензорезисторами 4-6, а также между тензорезистором 10 и вторым В5{одом усилителя 20, являются практически обесточенными. В результате этого узловые точки 25 и 26 приобретают равные потенциалы. На нторой. вход усилителя 20 подается сигнал, соответствукмщй потенциалу узловой точки 23, а на первый вход усилителя 20 - сигнал, соответствующий потенциалу узловой точки 24, причем Сс1мые незначительные различия потенциалов узловых точек 23 и 24 вызывают появление сигнала рассогласования усилителя 20. Этот сигнал поступает на управлякнций вход сопротивления 21 и регулирует его до тех пор, пока потенциал узловой точки 23 не становится равным потенциалу узловой точки 24. В результате равенства потенциалов в узловых точках 23, 24 и 25, 26 устраняется влияние паразитных сопротивлений соединительных линий между переключателем 3 и выводами активных тензорезисторов 4-6, между компенсационным тензорезистором 10 и вхо дом усилителя 20, а также между выводами тензорезисторов 4 - 6 и регистратором 22. В режиме с одним активным тензорезистором соединены второй и третий выводы переключателей 14, 16 и 17 режима. От источника 8 питания запиты- вается один из активных тензорезисторов 4-6, выбранный для измерения установкой в одноименное положение переключателей 3, 7 и 9 тензорезисторов. От источника 8 запитывается также резистор 18. Подводимое напряжение автоматически регулируется изменением управляемого сопротивления 21 под воз действием управляющего сигнала, посту пающего с выхода усилителя 20 на упра ляющий вход сопротивления 21. Хак как в разрыв соединительной линии, в узло вой точке 24, и узловой точки 27 вклю чен усилитель 20 с высоким входнымсопротивлением, то соединителыме линии между переключателем 3 и тензорезисторами 4 - 6, а также между резисто ром 18 и усилителем 20, являются прак тически обесточенными. В результате 86 этого узловые точки 25 и 26 приобретают равные потенциалы. На первый вход усилителя 20 подается сигнал, соответствукяций потен1щалу узловой точки 24, а на второй - сигнал, соот- . ветствующий потенциалу узловой точки 27, причем незначительные различия потенциалов узловых точек 24 и 27 вызывают появление сигнала рассогласования усилителя 20. Этот сигнал поступает на управляющий вход управляемого сопротивления 21 и регулирует его до тех пор, пока потенциал узловой то.чки 24 не становится равным по тенциалу узловой точки 27. Резистор I3 запитывается от источников 8 и 9 питания, причем падение напряжения на резисторе 13 автоматически регулируется изменением управляемого сопротивления 12 под воздействием управляющего сигнала, поступающего с выхода усилителя 15 на у1фавлян«(ий вход сопротивления 12, Так как резистор 13 включен в токовую цепь между активным тензорезистором (узловая точка 28) и резистором 18 {узловая точка 29), а к его выводам подключены последовательно соединенные изолированный источник 19 питания и сопротивление 12,то падение напряжения на резисторе 13 от тока, вызываемого источником 19, компенсирует падегше напряжения на паразитном сопротивлении линии связи от тока питания активных тензорезисторов 4 6, вызываемого источником, 8 питания. На первый вход .усилителя 15 подается сигнал, соответствующий потенциалу узловой точки 29, а на второй вход через переключатель 9 сигнал, соответствующий потенциалу узловой точки 28, причем саьые незначительные различия потенщ5алов узловых точек 28 и 29 вызывают появление сигнала рассогласования. Этот сигнал поступает на управляющий вход сопротивления 12 и регулирует его до тех пор, пока потенциал узловой точки 28 не становится равным потенциалу узловой точки 29, В результате равенства потешщалов узловых точек 24, 27 и 25, 26 устраняется влияние паразитных сопротивлений соединительных линий между переключателем 3 и выводами тензорезисторов 4 6, а также соединительной линии между первым выводом источника 8 питания и тензорезисторами 4-6, Кроме того, на результат измерения не оказывает ; влияния сопротивление переключателей 3и 7. В результате равенства потенциапов узловых точек 28 и 29 устраняется влияние паразитных сопротивле НИИ токовой цепи между резистором 18 и вывода тензорезисторов Л 6. За счет высокого входного сопротивления регистратора 22 сопротивление линии между регистратором 22 и одним из тензорезисторов 4 - 6 не оказывает в}щяш1я на результат измерения.

Таким образом, данное тензометрическое устройство за счет введения нбшлх дополнительных элементов повышает точность измерений. Формула изобретения

Тензометрическое устройство по авт. св. № 746175, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения,оно снабжено двумя последовательно соединенными резисторами, вторым управляемым сопротивлением, вторым дифференциальным усилителем, третьим переключателем выбора тензорезисторов, третьим источником питания и тремя переключателямн режимов, входы третьего переключателя тензорезисторов.подключены к выводам активных тензорезисторов, общая точка соединения которых подключена к первому выводу третьего переключателя режима, к первому выводу второго управляемого сопротивления и к первому выводу второго резистора.

соединенного вторым выводом с первым входом второго дифференциального усилителя и со вторым выводом третьего переключателя режима, подключенного третьим выводом ко второму входу регистратора, а также.с первым выходом третьего источника питания, второй выход которого соединен со вторым (ВЫВОДОМ второго управляемого сопротивления, соединенного управляющим

выводом с выходом второго дифференциального усилителя, выход третьего переключателя выбора тензорезисторов со вторым выводом компенсационного тензорезистора, со вторым входом второго дифференциального усилителя и с первыми вывoдa в первого и второго переключателей рейсима, вторые выводы которых подключены к первому выводу первого резистора, третий вывод первого переключателя режима соединен со вторым выводом первого управляемого сопротивления, третий вывод второго переключателя режима соединен со вторым входом первого дифференциального усилителя, а выходы первого источника питания подключены на входы полумоста, первого переключателя выбора тензорезисторов и первого дифференциального усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 746175, кп. G 01 В 7/16, 1978(прот-отип).