Тензометрическое устройство с автоматической установкой нуля Советский патент 1982 года по МПК G01B7/16 

Изобретение относится к измерительной технике. Известно тензомегрическое устройство, содержащее тензомост, в измерительную диагональ которого включен измерительный усилитель, цепь обратной связи, подключенную между выходом измерительного усилителя и тензомсстом и вьтолнен ную в виде последовательно включенных компенсирующего усилителя, блока памятей и управляющего им генератора, а такие МОП-транзистора, подключенный на выходе блока памяти Щ. Известно также тензометрическое устройство с автоматической .установкой нуля, содержащее тензом х:т в измерительную диагональ которого последовательно включены ключ, измерительный усилитель и компенсирующий уситштель, два канала обратной связи, каждый из каналов выполнен в випе тоследовательно соединенных ключа и аналогового запоминающего блока; сумматор, на вход которого подклк чены два канала обратной связи, МОПтранзистор, шунтирующий плечо тензомоста, а также Олок управления, выходы которого соединены с ключами 2. Общим недостатком известных устройств является тр, что они не обеспе- чивают фиксацию ошибки, вызванной дрейфом измерительного усилителя в процессе длительных измерений, а также не позволяют компенсировать начальный разбаланс тенз« оста, начальное смещение уровня измерительного усилителя и периодически производить коррекцию смещения нулевого уровня измерительного усилителя. Цель изобретения повышение точности измерений. Поставленная пель достигается тем, что в тензометрическом устройстве с автоматической установкой нуля, содержащем тензомост, последсдаательно включенные в его измерительную диагональ ключ и измерительный усилитель, компенсируку |Щий усилитель, компенсирукаций усилитель.

ОБО канала обратной связи, вхопьт которых соеплнены с выходом компенсирующего усгатителя, каждый из которьтх состоит из последовательно соединенных к.дюча и еталогового, запоминающего блока;сумматор на вход Которого подключен выход одного из каналов обратной сВязи, МОП-транзистор, щунтирующий ппе.чо тензомоста, а также блок управления, выходы которого соединены с ключами, к второму йхооу сумматора подключен измерительный усилитель, выход сумьатора подключен к входу компенсирующего усилителя, а выход второго Канала обратной связи соединен с затвором МОП-транзистора.

На чертеже изображена блок- :хема устройства.

Устройство содержит тензомост 1, в измерительную диагшаль Которого последовательно включены ключ 2, измерительный усилитель 3, сумматор 4 и Компенсирующий усилитель 5, выход которого поцключен к даум каналам обратной связи, каждый из которых состоит из последовательно соединенного ключа 6 и аналоговвого запоминающего блока 7 , ключа 8 и аналогового запоминающего блока 9(АЗБ) соответственно, блок 10 управления, соединенный с входами ключей 2, 6 и 7. Выкод АЗБ 87 соединен с вторым входом сумматора 4, а выход АЗБ 9 .пошслючен к затвору МОП-транзистору 11, шунтирующего плечо тензомоста 1.

Тензометрическое устройство работ&ет следующим образом.

Перед началом измерения на выходе сумматора 4 может присутствсйать сигнал , равный сумме сигналов от на1чального разбаланса тензомоста 1 и смешения нуля измерительного усилителя 3. Команда блока 1О управления запускает кратковременные ключи 2 и 6. При замыкании ключа 2 на выходе сумматора 4 выделяете я сигнал дрейфа нуля измерительного усилителя 3, который через компенсирующий усилитель 4, ключ 6 и АЗБ 7 поступает на второй вход сумматора 4. Поскольку петлевое усилие сигнала тагабки в контуре отрицательной обратной связи велико (10-10), то в установленном режиме коррекции дрейфа нуля выходное напряжение сумматора 4 стремится к нулю. Это cnejjyei: из анализа передаточной функции цепи обратной связи в режиме коррекции дрейфа нуля которая описываете а следующей системой уравний.

()

8Ь1Х-СМ

KOC,

где - напряжение на выходе сумматора 4;

К.- - коэффициент Передачи сумматора.см напряжение дрейфа нуля на выходе измерительного ус№лителя 3;

и 1 - напряжение коррекции, поступакицее с выхода АЗБ 8 на вход сумматора 4; Qf. коэффициент усиления обратной

связи.

Решая систему уравнений (I) для установившегося режима коррекции дрейфа нуля можно показать, что напряжение на выходе сумматора 4 описывается следующим уравнением:

- Цбых.см(2)

Ji ...

аых

при I управление (2) показывает, что U0b( ос- °

Оледбвательно, при достаточно большом коэффициенте усиления обратной связи К j. Ю , который в основном обеспечивается компенсирующим усилителем 4, напряжение на выходе устройства будет близко к нулю. Временной и температурный дрейф коэффициента обратной связи KQ практически не сказывается на величине ошибки коррекции дрейфа нуля.

После размыкания ключа 6 и ключа 2 напряжение коррекции приведенное к второму вхору сумматора 4 запоминается в АЗБ 7 на время, до следукшего сигнала Коррекции, периодически поступающего из блока управления.

Следующей командой блока 10 управления замыкается ключ 8 и сигнал ошибки баланса тензомоста I через компенсирующий усилитель 4 и АЗБ 9 воздействует на затвор МОП-транзистора 11, Kt торый балансирует тензомост 1. Благодаря большому петлевому усилению { Ю 10) в контуре отрицательной обратной связи напряжение, на выходе измерительного усилителя 3 и на выходе всего устройства, стремится к нулю. После размыкания ключа 8 напряжение коррекции баланса тензомоста I запок-ганается в АЗБ 9 и не меняет своей величины на протяжении всего процесса измерения,

Таким образом, описанный порядок работы корректирующих цепей, перед началом измерения, а HNiemio, сначала кор59ректируется начальный црейф нуля тензоустройства, а затем балансируется ге зомост 1, позволяет повысить точность измерений. Формула изобретения Тензометрическое устройство с аьт1 магической установкой нуля, содержащее тензомост, последовательно включенные в его измерительную диагональ ключ и измерительный усилитель, компенсирующий усилитель, два канала обратной связи, входы которых соединены с выходом Компенсирующего усилителя и каждый из которых состоят из последовательно соединенных ключа и аналогового запоминающего блока, сумматор, на вход кото4рого подключен выход одного из каналов обратной связи, МОП-транэистор, шунтирующий плечо тензомоста, а также блок управления, выходы которого соединены с ключами, отличающееся тем, что, с пелью повыщения точности измерений, к второму входу сумматора подключен измерительный усилитель, сумматора подключен к входу кок пенсирующего усилителя, а выход BTOptvго канала обратной свяои соединен с затвором МОП-транзистора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N 445826,кл. G-Ol В 7/16, 1972, 2,Авторское свидетельство СССР :№ 634089, кл. Q01 В 7/18, 1976.