Тензометрическое устройство Советский патент 1982 года по МПК G01B7/16 

t54) ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к конструкции тензометрических устройств, и может быть использовано для измерения деформаций.

Известно тензометрическое устройство, содержащее последовательно соединенные задающий генератор, источник питания, тензомост, усилитель и синхронный детектор, а также усилитель постоянного тока, второй выход задающего генератора подключен к управляющему входу синхронного детектора, выход которого соединен со входом усилителя постоянного тока С ЗИзвестное устройство не обеспечивает достаточно высокую точность измерения при наличии помех, так как схемная реализация устройства обеспечивает выделение только однополярных импульсов измерительного сигнала относительно нулевого уровня и поэтому не позволяет отделить полезный сигнал от помехи.

. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является тензометрическое устройство, содержащее последовательно соединенные задающий генератор, источник питания, тензомост, усилитель и синхронный детек.- ,

тор, включающий суммирующий усилитель, первый и второй динамические запоминающие блоки, информационные входы которых подключены к выходу усилителя, а управляющие ко второму выходу задающего генератора C2j.

Недостатком данного устройства является то, что оно подавляет помехи лишь частично, так как не позво10ляет учитывать приращение помехи в каждый полупериод измерительного сигнала. Уровень этих помех в реальных условиях достигает значительной величины, в связи с чем данное уст15ройство не обеспечивает необходимой точности измерения.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Цель достигается тем, что синхрон20ный детектор снабжен третьим и четвертым динамическими зaпo шнaюL шми блоками, управлянлдие входы которых подключены ко второму выходу задающего генератора, выход первого дина25мического запоминающего блока соединен с информационным входом третьего динамического запоминающего блока, выход которого подключен к первому входу суммирующего усилителя,

30 второй вход которого соединен с выходом усилителя, выход второго динамического запоминающего блока под ключен к третьему входу суммирующег усилителя, выход которого соединен с информационным входом четвертого динамического эапо инающего блока. На фиг. 1 представлена блок-схема текзометрического устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма работы устройства в виде эпюр напряжений. На временной диаграмме работыус ройства изображены: эпюра I импульс сигнала Ср с первого выходазадающего генератора 1) эпюра )| двухполя ного импульсного напряжения на выходе источника 2 питания (напряжение несущей частоты); эпюра щ стробирующих импульсов С со второго вы хода генератора 1 в кал(дый первый полупериод напряжения несущей часто ты; эпюра IV стробирующих импульсов со второго выхода генератора 1 в ка дый второй полупериод напряжения не сущей частоты. Устройство содержит последовател но соединенные задающий гегнератор 1 .источник 2 питания, тензомост 3, усилитель 4 и синхронный детектор 5 который В1слюч:ает динамический запоминающий блок (ДЗБ) 6, динамический запоминающий блок (ДЗБ) 7, динамиче кий запоминаю1чий блок (ДЗБ) 8, суммирующий усилитель 9 и динамический запоминающий блок (ДЗБ) 10. Управля ющие входы динамических .запоминающих блоков б, 7, 8, 1.0 подключены ко второму выходу задающего генератора 1. Выход усилителя 4 соединен с информационными входами динамичес ких запоминающих; блоков б и 7, а также со вторым входом суммирующего усилителя 9. Выход динаг.мческого запоминающего блока б подключен к информационному входу динамического запоминающего блока 8, выход которого соединен с первым входом cyм шpyющeгo усилителя 9. Выход динамического за поминающего блока 7 соединен с третьим входом суммирующего усилителя 9,который подключен к информацио ному входу динамического запоминающего блока 10. Устройство работает следующим образом. Импульсный сигнал Сд с первого выхода задающего генератора 1 подается на вход источника 2 питания, который формирует двухполярное импульсное напряжение несущей частоты поступающее на вход тензомоста 3. Измерительный сигнал с выхода тензо моста 3, состоящий из смеси полезного сигнала с помехами, подается на вход усилителя 4, после чего сиг нал поступает в синхронный детектор 5, где импульсное напряжение пр образуется в напряхсение, пропорциональное измеряемой величине. С выхода усилителя 4 импульсный сигнал поступает на информационные вхо.цы ДЗБ б и ДЗБ .7, а также на второй вход суммирующего усилителя 9. Для стробирования неискаженной части импульсного сигнала усилителя 4 после окончания переходных процессов на управляющие входы и ДЗБ б и 10, соответственно, подаются импульсы сигналов С , а ни управляю -1Ие входы ДЗБ 7 и ДЗБ 8, соответственно, подаются импульсы сигналов второго выхода задающего генератора 1. Передний фронт импульсов сигналов С и С . задержан относительно переднего фронта Импульсов напряжен11я с выхода источника 2 питания.,Импульсы сигнала .действуют в первый полупериод, а импульсы сигнала С2 - во второй полупериод импульсов сигнала с выхода усилителя 4. В исходном состоянии принимаем напряжения на выходах всех элементов устройства равным нулю. По первому импульсу сигнала С, со второго выхода задающего генератора 1 ДЗБ б производит выборку напряжения с выхода усилителя 4, которая заканчивается в момент t (окончание первого полупериода измерительного сигнала), Это напряжение Ug хранится в ДЗБ б до прихода следующего-импульса сигнала С. Величину этого напряжения можно записать: Ug Uc + где DC - величина полезного сигнала, U| - величина напряжения помехи в t . По первому импульсу сигнала С со второго выхода задающего генератора 1 ДЗБ 7 производит выборку tianряжения с выхода усилителя 4, которая заканчивается в момент времегш t (окончание второго полупериода измерительного сигнала). Это напряжение и хранится в ДЗБ 7 до прихода следующего сигнала C,j. Величину этого напряжения можно записать: . V-Uc ha- Jc Jж иv где и - величина напряжения полезного сигнала с отрицательный полупериодJ и , величина напряжения помехи в момент iUj - величина приращения напряжения помехи за время второго полупериода измерительного сигнала. Кроме этого, по первому .импульсу сигнала С со второго выхода задающего генератора 1 производится вы- . борка ДЗБ 8 сигнала, хранящегося в ДЗБ 6. Это напряжение Ug U, хранится в ДЗБ В до прихода очередного сигнала С.. По второму сигналу С со второго -выхода задающего генератора 1 ДЗБ 6 производит выборку наП ряжения с выхода усилителя 4, которая заканчивается в момент времени t, (окончание третьего полуперио да измерительного сигнала). Это нап ряжение и хранится в ДЗБ 6 до прихода следующего сигнала С и является исходным напряжением для следующего такта измерения. Напряжение на выходе усилителя 4 в момент времени t можно записать: , v величина напряжения помехи в момент времени t, aUj - величина приращения напря жения помехи за время тре тьего полупериода измерительного сигнала. В момент времени t напряжение Ц одновременно поступает на второй вх :уммирующего усилителя 9, на котозый поступает напряжение с выхода ДЗБ 8, а на третий вход суммирующего усилителя 9 в этот же момент пос тупает напряжение с выхода ДЗБ 7. В суммирующем усилителе 9 происходит алгебраическое сложение сигна лов, соответствующих напряжениям Ug и Уд , поданных на первый и второй входи усилителя 9 с удвоенным напря жением , поданным на третий вход усилителя 9. В результате напряжени на выходе усилителя 9 в третий полу период можно записать. u -Ue Vi 7Подставив значения и , U. и Ug полу чаем: и,- (Uc UMO- t cHUn-i + ,,.)-at-Uc n-i- UM)-4Uc &Un-i+A-U«i-2uUr-i Предполагая, что за время каждого полупериода приращение помехи не изменяется (т.е. ди„ U) , напряжение на выходе усилителя 9 можно записать J tUc . Таким образом, к моменту времени t на выходе суммируюыего усилителя 9 получается учетверенное значение напряжения полезного сигнала с выхода усилителя 4, свободного от помехи. Это напряжение в тот же момент времени ta по второму и этyльcy сигнала С со второго выхода задающ го генератора 1 выбирается ДЗБ 10 и хранится в нем до прихода следующего сигнала С,, . За.тем весь процесс измерения повторяется и по 1са)до.ту- следующему сигналу С заканчивается очередной цикл измерения. Напряжение на выходе усилителя 4 в момент t,выбираемое и хранимое в ДЗБ 6, является новым исходи ам значением напряжения измерительного сигнала для следующего цикла .измерения, заканчивающегося в момент времени t и т.д. Следовательно, в каждый первый полупериод измерительного сигнала на выходе устройства появляется текущее, значение напряжения, пропорционгшьное измеряемой величине деформации. Таким образом, данное изобретение дает возможность производить измерение в каждый г ериод измерительного сигнала, что при изменяющемся измеряемом параметре - деформации повышает точность измерения. Формула изобретения Тензометрическое устройство, содержащее последовательно соединенные задающий генератор, источник питания, тензомост, усилитель и синхронный детектор, включающий сумз шрующий усилитель, первый и второй динамическиэ запоминающие блоки, информационные входы которых подключены к выходу усилителя, а управля1зщие - к второму выходу задающему генератора, отлич ающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, синхронный детектор снабжен третьим и четвертым динамическими запоминающими блоками, управляющие входы котоТэых подключены к второму выходу задающего генератора, выход первого динамического- запоминающего блока соединен с информационным входом третьего динамического запоминающего блока, выход которого подключен к первому входу суммирующего усилителя, -второй вход которого соединен с выходом усилителя, выход второго дин 1мического запоминающего блока подключен к третьеь.5у входу суммирующего усилителя, выход которого соединен с информационным входом четвертого динамического запоминающего блока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Груздев С.В. и Прошин Е.М. Импульсная тензометрия. М., Энергия, 1976, с. 20-21. 2.Автоматика, вычислительная техника и приборостроение. Сборник рефератов НИР и OKPf 1979, W 7, реф. Б700697 (прототип).

J|L J

ГЛ I-I

JZ3EILan.

.}

ni П П П n

JZL

гМ