Тензометрическое устройство Советский патент 1982 года по МПК G01B7/16 

(54) ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения деформаций материалов и изделий. Известно устройство, сЬдержащее тензометрический мост, питающийся от источника импульсного напряжения, усилитель, схему сравнения, ограничи тель и дифференциальную цепь с включенными на ее входе двумя одинаковым интегрирующими емкостями, первые выходы которых подключены к общей точке, а два других коммутируются управляемлми электронными- ключами 11. Применение импульсного питания тензометрического моста исключает вл яние дрейфа нуля усилителя, включенного на выходе тензомоста, на точнос измерения деформации. Однако нестабильность и нелинейность параметров тензорезистора, а также нестабильнос параметров мостоврй схелм снижают то ность измерений. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является тензометрическое устройство, содержащее тензомост с рабочим и компенсационным тензорезис торами, генератор переменного напряжения, ключи с цепями управления. включающими каждая триггерный делитель частоты и два одновибратора, & .также цифровой миллиамперметр и интегратор Г2 . Введение в измерительную схему интех затора и ключей, коммутирующих интегрирующую емкость, а также применение двухполярного питания тензомоста позволяет исключить влияние на результат измерения нестабильности параметров и дрейфа нуля усилителя тензометрического моста, однако изменение чувствительности моста,обусловленное нестабильностью его параметров, и здесь приводит к значительным погрешностям. Кроме того, неодновременное включение-выключение ключей, переключающих интегрирующую емкость, вносит дополнительную погрешность в измерения. Целью изобретения является повышение точности измерений. Указанная цель достигается тем, , что тензометрическое устройство, содержащее тензомост с рабочим и компенсационньм тензорезисторами, генератор переменного напряжения, ключи с цепями управления, включающими каждая триггерный делитель частоты и два одновибратора, а также цифровой миллиамперметр и инте1:ратор,снаб жено трансформатором с тремя выходттыми обмотками, первая из которых выполнена со средней точкой и витками, зашунтированными конденсаторами емкости, и подключена к диагонали питания тензомоста, последовательно подключенными к выходной диагонали тензомоста избйрател ьным усилителем и-фазочувствительным выпрямителем, соединенным с второй выходной обмоткой трансформатора, делителем напряжения, вход которого подклю чен к выходу фазочувствительного выпрямителя через первый.ключ, а выход - к входу интегратора, дифференциальный усилителем, неинвертирующий вход которого соединен с выходом инт,егратора, а инвертирующий, вход чере второй ключ - с выходом фазочувствительного выпрямителя, время импульсным преобраэоззателем, подключенным входом к выходу дифференциального ус лителя, выход которого через третий ключ соединен со средней точкой первой выходной обмотки трансформатора, выход перврго одновибратора соединен с цифровым миллиамперметром, включенным в диагональ питания тензомост выход второго одновибратора соединен с с генератором, а входы обоих одновибраторов подключены к соответствующим выходам триггерного делителя частоты, вход которого соединен с третьей выходной обмоткой трансформатора. На чертеже представлена блок-схема тензометрического устройства. Тензометрическое устройство содер жит тензомост 1 с рабочим тензорезистором 2 и компенсационным тензо- резистором 3, генератор 4 переменного напряжения, ключи 5-7 с цепями управления, включающими Iкаждая триггерный делитель 8 частоты и два одно вибратора 9 и 10, а также цифровой миллиамперметр 11 и интегратор 12. Кроме того, устройство снабжено тран сформатором 13 с тремя выходными обмотками 14-16. Обмотка 14 выполнена со средней точкой и витки ее зашунти рованы конденсаторами 17 и 18 емкости и подключены к диагонали тензомос та 1. К выходной диагонали моста п6следовательно подключены избирательный усилитель 19, фазочувствительный выпрямитель 20, который соединен с обмоткой 15 трансформатора 13. Устройство также содержит делитель 21 напряжения, вход которого подключен к выходу фазочувствительного выпрямителя 20 через ключ 5, а выход к входу интегратора 12, дифференциальный усилитель 22, неинвертирующий вход которого соединён с выходом интегратора 12, а инвертирующий вход через ключ 6 - с выходом фазочувствительного выпрямителя 20, времяимпульсный преобразователь 23, подключенный входом к выходу дифференциального усилителя 22, а выходом через ключ 7 соединен со средней точкой выходной обмо-тки 14 трансформатора 13, а выход одновибратора 9 соединен с цифровым: миллиамперметром 11,включенным в .диагональ питания тензомоста 1. Выход одновибратора 10 соединен с интегратором 12, и входы одновибраторов 9 и 10 подключены к соответствующим выходам триггерного делителя 6 частоты, вход которого соединен с обмоткой 16 трансформатора 13. ТензоЬетрическое устройство работает следукяцим образом. Рабочий тензорезистор 2, закрепленный i на объекте деформация которого измеряется, изменяет свое сопротивление, изменение сопротивления тензорезистора 2 вызывает разбаланс уензомоста 1, выходное напряжение которого усиливается усилителем 19 и выпрямляется фазочувствительным выпрямителем 20, подается через первоначально замкнутый ключ 5 и делитель 21 напряжения на вход интегратора 12, работающего в режиме аналоговой памяти, где и запоминается. Коэффициент деления делителя .21 напряжения выбирается равным отношению коэффициентов относительной тензочувствительности тензорезистора 2 при темперагуре измерения и температуре, подогрева. После переключения триггерного делителя 8 частоты ключи б и 7 замыкаются, а ключ 5 оазмлкается. При этом на.инвертирующий вход дифференциального усилителя 22 подается выходное напряжение фазочувствительного выпрямителя 20, а на неинвертирующий вход усилителя 22 воздействует напряжение, запомненное интегратором 12. Усиленное разностное напряжение с выхода дифференциального усилителя 22 поступает на времяимпульсный преобразователь 23, где преобразуется в последовательность импульсов постоянной амплитуды и регулируемой длительности. При замкнутом ключе 7 импульсное напряжение через витки первой выходной обмотки 14 трансформатора 13 подается в диагональ питания мостовой схемы 1, вызывая нагрев рабочего тензорезистора 2 и вспомогательного тензорезистора 3. Нагрев тензорезисторов, в свою очередь, изменяет выходное напряжение моста, которое в конечном итоге изменяет параметры импульсного тока. . . Установившееся значение среднего тока измеряется цифровым миллиамперметром 11 после прихода на его управдяющий вход импульса разрушения с задержкой, создаваемой одновибратором 9. Время задержки одновибратора 9 выбра о несколько большим времени нагрева тензооезистора 2.

После следующего переключения делителя 8 частоты ключ 5 вновь закыкается, а ключи 6 и 7 размыкаются. Одновременно ИМПУЛЬСОМ одновибратора 9 происходит перевод интегратора 12 в исходное состояние. Длительность импульса одновибратора 10 выбирается несколько большим времени охлаждения тензорезистора 2. После этого цикл измерения повторяется. Новому значению измеряемой деформации соответствует другое показание миллиамперметра.

Теизометрическое устройство позволяет повысить точность измерений за счет исключения влияния нестабильности паоаметров дифференциального усилителя и воемяимпульсного преобразователя и уменьшения влияния непостоянства параметров тензооезистоDOB на точность измерений.

Формула изобретения

Тензометрическое.устройство, содержащее тензомост с рабочим и компенсационным тензорезистором, генератоо пеоеменного напояжения,ключи с цепями управления, включающими каждая триггерный делитель частоты и два одновибратора, а также цифровой миллиамперметр и интепэатор отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений оно снабжено трансформатором с тремя В лходными обмоткс1ми, первая из которых выполнена со средней точкой и витками, зашунтированными конденсаторами емкости, и подключена к диагонали питания тензомоста, последовательно подключенными к выходной диагонали тензомоста избирательным усилителем и Фазочувствительным выпрямителем, соединенным с второй выходной обмоткой трансформатора, делителем напряжения, вход которого

0 подключен к выходу фазочувствительного выпрямителя через первый ключ, а выход - к входу интегратора, дифференцисшьным усилителем, неинйертирующий вход которого соединен с выходом

5 интегратора,а инвертирующий вход через второй ключ -.с выходом фазочувствительного выпрямителя, времяимпульсным преобразователем, подключенным входом к выходу дифференциального

0 усилителя, выход которого через третий ключ соединен со средней точкой первой выходной обмотки трансформатора, выход первохх) одновибратора соединен с цифровым миллиамперметром,

5 включенным,в диагональ питания тензомоста, выход второго одновибЬатора соединен с интегратором, а входы обоих одновибраторов подключены к соответствукшшм выходам триггерного

делителя частоты, вход которого соединен с тоетьей выходной обмоткой трансформатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 468081, кл. G 01 В 7/16, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР № 572643. кл. G 01 В 7/16, 1975 (прототип).