Тензометрическое устройство

 

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерений механических нагрузок в широком диапазоне быстроменяющихся температур и позволяет повысить точность измерения в широком диапазоне быстроменяющихся температур. Работа устройства осуществляется в соответствии с алгоритмом, определяемым представленным алгебраическим вьфажением. Устройство содержит тензорезисторы , усилители 7 и 8, масштабные квадраторы 9 и 11, умножитель 10, сумматор 12 и усилитель 13. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет представить градуировочную характеристику тензопреобразователя как зависимость полезного сигнала от выходных показаний, мостовых схем 14 и 15 в виде квадратичного полинома. Точность измерений обеспечивается за счет учета нелинейного влияния температуры на аддитивную и мультипликативную чувствительность тензопреобразователя с помощью нелинейных членов градуировочной характеристики . Упрощение известного устройства достигается за счет представления градуировочной характеристики тензопреобразователя как зависимости полезной нагрузки от выходных показаний мостовых схем 14 и 15 в явном виде. 1 ил. с s@ (Л с: ГЧЭ се а

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (59 4 С 01 L I/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3898027/24 — 10 (22) 20.05.85 (46) 15.02.87. Бюл. № 6 (72) Г.И. Козырев (53) 531.781(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹- 714181, кл. G 01 L 1/22, 1978.

Авторское свидетельство СССР

- 1087786, кл. G 01 Ь 1/22, 1984. (54) ТЕЦЗОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерений механических нагрузок в широком диапазоне быстроменяющихся температур и позволяет повысить точность измерения в широком диапазоне быстроменяющихся температур. Работа устройства осуществляется в соответствии с алгоритмом, определяемым представленным алгебраическим выражением. Устройство содержит тензорезисторы 1-6, усилители 7 и 8, масштабные квадраторы 9 и 11, умножитель 10, сумматор 12 и усилитель 13. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет представить градуировочную характеристику тензопреобразователя как зависимость полезного сигнала от выходных показаний мостовых схем 14 и 15 в виде квадратичного полинома.

Точность измерений обеспечивается за счет учета нелинейного влияния температуры на аддитивную и мультипликативную чувствительнос.ть тензопреобразователя с помощью нелинейных членов градуировочной характеристики. Упрощение известного устройства достигается за счет представления градуировочной характеристики тензопреобразователя как зависимости полезной нагрузки от выходных показаний мостовых схем 14 и 15 в явном виде. 1 ил.

1290106

U = f,(1., т)

U = f,(L, r)3, L=V(U,,П ) =а +a aД +a U +а U U ++a a

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения механических нагрузок в широком диапазоне быстроменяющихся температур. 5

Целью изобретения является повышение точности измерений в широком диапазоне быстроменяющихся температур, На чертеже изображена функциональ- ® ная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит тензорезисторы 1-6, усилители 7 и 8 с фиксированным смещением, масштабные квадраторы 9 и 11, умножитель 10, сум15 матор 12 и усилитель 13. Тензорезисторы 1-6 образуют две мостовые схемы 14 и 15 с общей диагональю в виде тензорезисторов 3 и 4. Точки 16 и 17 общей диагонали мостовых схем подклю20 чены к клеммам 18 и 19 питания.Точки 10 и 21 измерительной диагонали схемы 14 соединены с входами усилителей 7 и 8 с фиксированным смещением и с входом масштабного квадратора

9. Точки 20 и 22 измерительной диагонали тензомоста 15 соединены с входом масштабного квадратора 11 и с одним из входов умножителя 10, второй вход которого подключен к выходу усилителя

8 с фиксированным смещением. где коэффициенты а -а находят с поо 5 мощью обработки экспериментальных данных в процессе метрологических ис- пытаний тензометрического устройства.

Возможность представления градуировочной характеристики тензопреобразователя в виде (2) следует из соблюдения асимметрии каналов передачи ин- 4 формации о L и Т. Нелинейная зависимость оценки полезной нагрузки L от температуры Т отслеживается с помощью членов выражения (2), нелинейно зависящих от U, и Б . При этом заданная точность оценки легко достигается за счет уменьшения или увеличения числа членов полинома (2). Например, повышение точности измерений можно достигнуть путем введения в выражение (2) кубичных членов:

Ь=g(U,,U,)+a U,U +а,U, U,+а,U, +а,Н,.(3) 2

Выходы масштабных квадраторов 9 и

11 усилителя 7 с фиксированным смещением и умножителя 10 соединены с входами сумматора 12,выход которого подключен к входу усилителя 13.

Электрическая схема тензопреобразователя состоит из двух мостовых схем 14 и 15. Тензомост 14 образуют тензорезисторы 3-6, а тензомост 15 тензорезисторы 1-4.

Тензорезисторы 1-6 находятся в одинаковых температурных условиях.

С точек 20 и 21 измерительной диагонали тензомоста 14 снимают сигнал U

1 а с точек 20 и 22 измерительной диагонали 15 — сигнал Б . Оба сигнала U и U несут информацию об измеряемой

9. механической нагрузке L и о температуре Т тензорезисторов, т.е. где. f u f — в общем случае нелиней-! ные функции, причем к„Ф т . е . каналы пер едачи информации об

L и Т являются асимметричными.

Представим градуировочную характеристику двухмостового тензопреобразователя в виде:

Работа устройства осуществляется в соответствии с алгоритмом, определяемым выражением (2).

Сигнал U» снимаемый с точек 20 и 21 мостовой схемы 14, подается одновременно на входы усилителей 7 и

8 с фиксированным смещением и масштабного квадратора 9. На выходе усилителя 7 с фиксированным смещением формируется сигнал, равный а + à, Ut, который подается на один из входов сумматора 12. На второй вход сумматора 12 поступает сигнал, равный а U с выхода масштабного

4 квадратора 9. Сигнал с выхода усилителя 8 с фиксированным смещением, равный а + а Н,, подается на один из входов умножителя 10.

Сигнал U, снимаемый с точек 20 и 22 мостовой схемы 15, подается одновременно на второй вход умножи1290106

Составитель А. Пашков

Техред; M.Õîäàíè÷ Корректор С. Черни

Редактор А. Лежнина

Тираж 799 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7890/36

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 теля 10 и на вход масштабного квадратора 11 (структура его аналогична структуре масштабного квадратора 9).

Сигнал с выхода умножителя 10, равный (а < + а П„ )П, подается на третий вход сумматора 12, на четвертый вход которого поступает выходной сигнал масштабного квадратора 11, равный а U . На выходе сумматора 12

5 а формируется сигнал, равный по величине измеряемой механической нагрузке L согласно (2). Усилитель 13 усиливает выходной сигнал сумматора 12 до величины, удобной для регистрации сигнала.

Таким обРазом, представление градуировочной характеристики двухмостового тензопреобразователя в виде полинома (2) позволяет учесть нелинейную зависимость аддитивной и мультипликативной чувствительности тензопреобразователя к температуре и, следовательно повысить точность измерений, а также существенно .упростить устройство обработки выходных сигналов мостовых схем тензопреобразователя. При этом значительно упрощается задача управления сложностью устройства обработки для достижения заданной точности измерений за счет введения или искчючения дополнительных членов полиномиальной градуировочной характеристики тензопреобразователя.

Формула изобретения

Тензометрическое устройство, содержащее двухмостовой тензопреобразователь, первый выход которого соединен с первым входом умножителя, а второй выход — с входами первого и второго усилителей с фиксированным смещейием, при этом выход умножителя соединен через первый вход сумматора с усилителем, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения в широком диа пазоне быстроменяющихся температур, 20 в него введены первый и второй мас- штабные квадраторы, выходы которых соответственно подключены к второму и третьему входам сумматора, к четвертому входу которого подключен выход первого усилителя с фиксированным смещением, причем первый выход тензопреобразователя соединен с входом первого масштабного квадратора, а второй выход — с входом второго масштабного квадратора.