Устройство для измерения массы в условиях вибропомех Советский патент 1982 года по МПК G01G23/36 

Изобретение относится к весоизмерительной технике.

Известно измерительное устройство для измерения веса при наличии динамической помехи, содержащее следясций автокомпенсатор с фазочувствительным нуль-органом и реверсивным счетчиком, поразрядно связанныг4 с декодиру 0 ди;л преобразователем.

Для повышения точности измерения устройство содержит управляемые анализаторы уровней, цепочку одновнбраторов и дополнительный счетчик | 1 .

Heдoctaтoк устройства заключается в необходимости замедления скорости слежения за сигналом, т.е. в неудовлетворительном быстродействии.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения массы в условиях вибропсняех, содержащее упругий элемент с емкостныгл преобразователем, подключенным к мостовому измерителю , соединенначу с ге1нератором питания,и нуль-индикатор 12 ,

Основным недостатком известного устройства является то, что оно неполную компенсацию вибропомех, и KjJOMe того, требует всякий раз

подстройки при изменении температуры. Это обусловлено тем, что упругий элемент и дифференциаль ный манометр соединены последовательно через разъемные соединения (штанги и жидкость дифференциального манометра, что создает дополнительные погрешности из-за механических соединений, а также из-за температурной зависи:лости коэффициента вязкости жидкости.

Цель изобретения - повышение точности измерения массы.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены фазовый детектор, две схемы накопления и дифференциальный усилитель.причем входы фазового детектора подключены к выходу мостового измерителя емкости и к выходу генератора питания, вы20ходы фазового детектора подключены к входам схем накопления, а выходы схем накопления - к входам дифференциального усилителя, выход которого подключен к входу нуль-индикатора.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит упругий эле,мент 1 с емкостным пpeoбpaзoвaтeлeJM 2, мостовой измеритель 3 емкости, генератор 4 питания, подключенный к мостовому измерителю 3 емкости, фазовый детектор 5, выходы которого включены в диагональ мостового измерителя емкости 3 и к выходу нератора 4, схемы 6 и 7 накопления входы которых подключены к выходам фазового детектора 5, дифференциальный усилитель 8, к выходам кото рого подключены выходы схем 6 и 7 копления, а выход подключен к входу нуль-индикатора 9. Устройство работает следующим об разом . При измерении массы деформация упругого элемента 1 преобразуется в пропорциональное измерение; емкоети Cj( емкостного преобразователя 2 В случае помех вибрационного характера, поступающих со стороны основания или подвеса весов либо возникающих вследствие раскс1чивания груза, возникают колебани; упругого элемента 1 относительно положения его статического равновесия, и изме ряемый мостовым измерителем 3 емкос ти параметр С оказывается модулиро ваннрли сигналом вибропомехи, т.е. происходит изменение емкости, равно , I где С - емкость, соответствующая статической составляющей нагрузки; (fc - максимальное приращение емкости, соответствующее динамической составляющей нагрузки, и на экране нуль-индикатора 9 появляется нестационарный сигнал с изменяющейся (с частотой помехи ампл тудой. Вследствие этого установить момент равновесия измерителя 7 емкости не представляется возможным, что приводит к резкому снижению точ ности измерений. Сигнал помехи имеет гармонически характер и изменяется относительно значения Cv от нуля до максимальног значения tcf С. Если мостовая схема уравновешена полностью, то приращение i-cfc увеличивает емкость и появ ляется разбаланс в одном плече мостового измерителя 3 емкост, при значении приращения - cf С ,емкость уменьшается и появляется разбаланс в противоположном плече. Так как значение емкости С, соответствующее измеряемой массе, в сотни раз превышает максимальную амплитуду вибропомехи cfc, то в начальный момент уравновешивания влияние помехи совершенно не сказывается, изменение фазы выходного с нала не происходит, что позволяет производить уравновешивание мостового измерителя 3 емкости,. Сигнал с мостового измерителя 3 емкости поступает на фазовый детектор 5 Так как фазы несущей частоты сигналов с генератора 4 и диагонали моста измерителя 3 совпадают, то сигнал без детектирования по фазе поступает на схему 7 накопления, где запоминается. Со схемы 7 накопления сигнал поступает на первый вход усилителя 8. На второй вход усилителя ,3 поступает нуль, т.е. сигнал без изменения поступает на нуль-индикатор 9, где фиксируется состояние равновесия мостового измерителя емкости. По мере уравновешивания мостовой схемы значение емкости приближается к значению С Сх - о С. При переходе этого значения емкости появляются пульсации, так как амплитуда импульсов помехи становится соизмерима с неуравновешенным сигналом от статической составляющей нагрузки и импульсы разбаланса переходят через момент равновесия схемы из одного плеча в противоположное. С диагонали мостового измерителя 3 сниглаются импульсы с амплитудой 1) и U,2. Амплитуда, импульса Щ соответствует разбалансу в одном плече моста, а амплитуда U - разбалансу в противоположном плече. Разница . соответствует статической .составляющей нагрузки и, следовательно, равновесие мостовой схемы наступит при равенстве амплитуд импульсовU Uj.. При переходе гслпульса разбаланса через момент равновесия схемы несущая импульса разбаланса изменяет фазу на 180° по отношению к опорному сигналу генератора 4. Таким образом, на фазовый детектор поступают импульсы разбаланса с периодически изменяющейся фазой. Фазовый детектор 5 разделяет и:-1пульсы разбала са и посылает и / пyльcы с фазой 9СР и амплитудой V на схему 7 накопления, а с фазой P -90 и амплитудой на схаму 6 накопления, где происходит их запоминание. Со схем 7 и 6 накопления соответственно сигналы Ч) и V поступают на входы дифференциального усилителя 8, с вихода которого разница дU поступает на нуль-индикатор 9 без пульсаций, и происходит дальнейшее уравновешивание мостового измерителя 3 емкости до полного равновесия. , Таким образом, работа устройства сводится к следующему. Сигнал вибропомехи с неуравновешенной частью сигнала, соответствующего статической составляющей нагрузки (импульйы разбаланса с периодически изменяющейся фазой), разделяется с помощью фазового детектора. Разделенные по фазе импульсы поступают каждый на свою схему накопления в зависш-юсти от фазы снимаемого сигнала, где происходит их запоминание Зафиксированные сигналы поступают на дифференциальный усилитель и по разнице сигналов, соответствуклцей неуравновешенному разбалансу, производят уравновешивание мостового измерителя- емкости. При поступлении на оба входа дифференциального усилителя одинаковых по а1.1плитуде сиг налов помехи с вихода снимается нуль так как полностью уравновесили неура новешенную часть сигнала, соответств ющего статической составляющей нагру ки. Использование новых элементов (Гфазового детектора, двух схем накопления и усилителя с дифференциаль ным входом выгодно отличает предлагаемое устройство от прототипа, так как исключается составляющая погрешности, обусловленная механическими соединителями и температурной зави сшлостью коэффициента вязкости жидкости дифференциального манометра, значительно улучшается работа устройства на инфранизких (порядка, единиц герц) частотах вибропомехи, что в прототипе не реализуется вследствие гидравлической связи при передаче вибраций. В предлагаемом устройстве погреш ность от вибраций существенно снижа ется, так как с помощью фазового де тектора производится селекция и лпульсов помехи и фиксация их с помощью схем накопления, а затем сигналы вычитаются на усилителе с дифференциальным входом, и сигнал с вы хода усилителя является полезной составляющей, по которому и произво дится точное уравновешивание мостового измерителя емкости. Перечисленные преимущества позволяют использовать предлагаемое устройство в народном хозяйстве для измерения массы в условиях вибропомех с повышенной точностью, что и обуславливает экономический эффект. Формула изобретения Устройство для измерения массы в условиях вибропомех, содержащее упругий элемент с емкостным преобразователам, подключенным к мостовому измерителю емкости, соединенному с генератором питания, и нуль-индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены фазовый детектор, две схемынакопления и дифференциальный усилитель, прупем входы фазового детектора подключены к выходу мостового измерителя емкости и к выходу генератора питания, выходы фазового детектора подключены к входам схем накопления, а выходы схем накопления - к входам дифференциального усилителя, выход которого подключен к входу нуль-индикатораИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 619800, кл. G 01 Q 9/00, 1977. 2. Авторское свидетельство СССР 440563, кл. G 01 О 7/00, 1972 (прототип).

Ml

DiO