Бесконтактное тензометрическое устройство для динамических измерений

 

БЕСКОНТАКТНОЕ ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИHA ШЧECKИX ИЗМЕРЕНИЙ по авт.св. № 785655, отличающееся тем, что, с целью повышения точности путем увеличения степени подавления помех , в него введены дополнительный конденсатор, дополнительная RC-цепочка и четвертьй, пятый и шестой ключи, причем одна обкладка дополнительного конденсатора подключена к выходу усилителя постоянного тока , другая его обкладка связана через четвертьи ключ с общей шиной,а через пятый ключ - с входом дополнительной RC-цепочки, выход которой через шестойключ подключен к входу усилителя переменного тока, а управляющие входы четвертого, пятого и шестого ключей подключены к соответствующим выходам генератора. О)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (! 9) (L l) А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И.ОТКРЫТИЙ (61) 785655 (21) 3731683/24-10 (22) 29.04.84 (46) 23.10.85. Бюл. 1(39 (72) H.Â. Скалевой и В.Е. Прокофьев (71) Одесский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (53) 681.269 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 785655, кл. G 01 G 19/00, 1979. (54)(57) БЕСКОНТАКТНОЕ ТЕНЗОИЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИНАИИЧЕСКИХ

ИЗИЕРЕНИЙ по авт.св. Р 785655, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности путем (51)4 G 01 В 7/16 С 01 С 3/147 увеличения степени подавления помех, в него введены дополнительный конденсатор, дополнительная RC-цепочка и четвертый, пятый и шестой ключи, причем одна обкладка дополнительного конденсатора подключена к выходу усилителя постоянного тока, другая его обкладка связана через четвертый ключ с общей шиной,а через пятый ключ — с входом дополнительной RC-цепочки, выход которой через шестой ключ подключен к входу усилителя переменного тока, а управляющие входы четвертого, пятого и шестого ключей подключены к соот- ф ветствующим выходам генератора.

11869

Изобретение относится к весоизмерительной технике и является усовершенствованием известного устройства по авт.св. Р 785655.

Известно бесконтактное тензомет- 5 рическое устройство для динамических измерений, содержащее запитанные от генератора тензодатчики и декодирующий преобразователь, выходы которых подключены к входам усилителей постоянного тока, синхронный

D-триггер, вьгходы которого подключены к входам управления реверсом реверсивного счетчика, поразрядно связанного с декодирующим преобразователем, и синхронный детектор, включающий конденсатор, одна обкладка которого подключена к выходу усилителей постоянного тока, а другая — через первый ключ связана с 20 шиной "Общии" и через второй — с входом КС-цепочки, а также усилитель переменного тока, выход которого подключен к D âõoäó синхронного D-триггера непосредственно, а вход — к выходу RC-цепочки через третий ключ.

Цель изобретения — повышение точности за счет увеличения степени подавления помех. 30

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 — графики, поясняющие его работу.

Выходной сигнал тензодатчиков 1 измеряется цифровым автокомпенсато- 35 ром следящего действия, который содержит декодирующий преобразователь

2, вырабатывающий компенсирующее напряжение по кодовым комбинациям реверсивного четчика 3, и синхрон- 40 ный триггер 4 знака, управляющий реверсом этого счетчика в соответствии со знаком выделенного фазочувствительным нуль-органом сигнала разбаланса между измеряемым и компенсирующим напряжениями. Фазочувствительный нуль-орган, в свою очередь, имеет усилитель 5 постоянного тока, осуществляющий предварительное усиление сигнала разбаланса, 50 и усилитель 6 переменного тока. К инвертирующему входу этого усилителя подключен первый канал синхронного детектирования, состоящий из конденсатора 7, RC-цепочки 8 и ключей 9-11, а к неинвертирующему— второй канал, выполненный на идентичных конденсаторе 12, RC-цепочке 13

39 г и ключах 14-16. Генератор 17 питает тензодатчики 1 и декодирующий преобразователь 2 переменным напряжением прямоугольной формы, а также вырабатывает сигналы, синхронизирующие работу отдельных элементов устройства в соответствии с временной диаграммой (фиг.2).

Устройство работает следующим образом.

Выходной сигнал усилителя 5 U (t) (фиг.2а) содержит составляющую

V (t), пропорциональную разности измеряемого и компенсирующего напряжений (фиг.2б), и аддитивные помехи

U„(t) (фиг.2а, пунктирная линия), обусловленные наводками от промышленной сети электропитания, дрейфом нулей усилителей, контактными ЭДС и т.п. (t) = " (t) + U„(t)

Для снижения влияния помех выходной сигнал усилителя 5 подвергается синхронному детектированию по приведенному ниже алгоритму.

В конце первого полупериода (при

= t<),когда импульсные помехи, возникающие на фронтах разностного сигнала, затухают практически полностью, по сигналам управления (фиг.2в,г) замыкаются ключи 9 и 10.

В результате этого конденсатор

RC-цепочки 8 разряжается через оба ключа до нулевого напряжения, а конденсатор 7 заряжается через ключ 9 до напряжения U- равного выходному сигналу усилителя 5 в конце этого полупериода

7 6 1 Р (1 1

После размыкания ключей оба конденсатора сохраняют свой заряд, а напряжение на -второй обкладке конденсатора 7 относительно общей шины становится равным разности между выходным сигналом усилителя 5 и напряжением, запомненном на этом конденсаторе.

В конце второго полупериода (при t = t,) управляющий сигнал (фиг.2г) замыкает ключ 10, подключая вторую обкладку конденсатора 7 к входу RC-цепочки 8. При этом на конденсаторе запоминается напряжение Ug пропорциональное разности значений выходного сигнала усилитез ля 5 на концах второ» « (2) первого U„(t<) его полупериодов

1186939 4

= -U р(»:„) = V Р(С, ) величина полезной составляющей выходного сигнала усилителя 6

0 - (05(t,) 0,М) (ц,(<,)- О,(,)» 0„(»..! -0 п()1 >

С

С, +С„

Фильтрующие свойства RC-цепочки снижают влияние высокочастотных шумов на процесс запоминания, что повышает разрешающую способность устройства в целом.

Аналогичным образом по сигналам управления (фиг.2д,е), поступающим на входы управления ключей 14 и 15, на конденсаторе RC-цепочки 13 выделяется напряжение U»g, пропорциональ- 25 ное разности значений выходного сигнала усилителя 5 на концах его третьего U>(t>) и втОРОГО Uz(t>) полупериодов

Од,-) () (4! (1.М (Й

После размыкания ключа 15 управляющий сигнал (фиг.2ж) замыкает ключи 11 и 16 и напряжения, запомненные на конденсаторах RC-цепочки обоих каналов синхронного детектирования, вычитаются посредством усилителя 6.

В результате на выходе последнего формируется сигнал U, пропорциональный разности приращений выходного напряжения усилителя 5 за одинаковые промежутки времени между концами третьего и второго, а также второго и первого полупериодов сигнала разбаланса

50 и6, -u „us,- a (u р (< 4 - 2 0 р (Q 0 р (1

+ u„(e,!-г .М .(

Очевидно, что при неизменном разбалансе между измеряемым и компенсирующим напряжениями U (t,) где К вЂ” коэффи»»»»ент, определяемый соотношением емкостей конденсатора 7 (CI) и конденсатора RC-цепочки 8

10 (С,) U 6 = — 4К1/ Р(С ) бр пропорциональна учетверенному значению входного разбаланса автокомпенсатора, а ее полярность определяется фазой этого разбаланса. (Для сигнала, приведенного на фиг.2б, полярность этой составляющей положительна).

Следовательно, коэффициент передачи синхронного детектора для полезной составляющей К составляет

К = — 4К.

Коэффициент передачи синхронного детектора для составляющей помехи

К„ можно определять как отношение максимальных значений помехи на

e» o выхОде (Пбп макс) и входе (v„.„, ) (16„„, м -(u„H )-zu„(t,, i1„(4 и макс uï макс

Из приведенного выражения следует, что помехи, имеющие малые изменения приращения за период формирования выходного сигнала усилителя 6, подавляются практически полностью.

В частности, постоянное смещение и линейно изменяющиеся помехи не оказывают никакого влияния на выходной сигнал этого усилителя, так как

npH Ug(t) = С H U»(t) = C ° t где С вЂ” const

U»,(t ) — 2U„(t2) + U„(t») = 0

После установления на выходе усилителя 6 соответствующего напряжения на синхровход триггера 4 поступает импульс (рис.2з), переводящий его в "1" или в "0" в зависимости от полярности этого напряжения.

Затем на счетный вход реверсивного счетчика 3 поступает другой импульс (фиг.2и), который в соответствии с состоянием триггера 5 приводит .к увеличению (при недокомпенсации на входе автокомпенсатора) или уменьшению (при перекомпенсации) результата, накопленного в счетчике ранее.

Этот процесс повторяется до тех пор, пока входной разбаланс автокомпенсатора не будет скомпенсирован полностью.

1186939

Фиг.2

Составитель В. Ширшов

Редактор Н. Пушненкова Техред Корректор В. Гирняк

Закаэ 6533/43

Тираж 650 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4