Мостовое измерительное устройство

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при мостовых измерениях , в частности, при тензоизмерениях . Цель изобретения - повышение помехозащищенности устройства - достигается за счет компенсации ЭДС по-, мех, приведенны х к выходам линий связи , равными им и встречно направленными ЭДС. Для этого в устройство дополнительно введены трехпроводная линия связи 11, резистор 10, интегрирующие усилители 14 и 15, трансформаторы 16 и 17 с первичными 18 и 19 и вторичными 20 и 21 обмотками, введенными в плечи моста. Устройство также содержит объект 1 измерения, калиброванные резисторы 2,3 и 4, источник 5 питания, измерительный элемент 6, трехпроводную линию 7 связи, входы 8,9 и 12,13. выходы 22-26,27. В устройстве подавление помех может достигнуть 100% при рекомендуемой прокладке линии связи 11 в непосредственной близости от линии 7 и идентичном их исполнении. 1 ил. (Л 00 KD О СП

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„» 1320759

А1 (51) 4 G 01 R 17/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3885468/24-21 (22) 18.04.85 (46) 30.06.87. Бюл. N - 24 (7 1) Московский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) В.Л.Головкин, А.К.Шашурин, А С.Шапошников, А.А.Красильников, А.Н.Серьезнов, А,Н.Кузнецов и А.И.Адонин (53) 621.317.733 (088.8) .(56) Серьезнов А.Н. Измерения при испытаниях авиационных конструкций на прочность. M.: Машиностроение, 1976., c..227.

Труды/ЦАГИ, вып.1289.М., 1971, с.16, фиг.10. (54) МОСТОВОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ

УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовайо при мостовых измерениях, в частности, при тензоизмерениях. Цель изобретения — повышение помехозащищенности устройства — достигается за счет компенсации ЭДС по-. мех, приведенных к выходам линий связи, равными им и встречно направленными ЭДС. Для этого в устройство дополнительно введены трехпроводная линия связи 11, резистор 10, интегрирующие усилители 14 и 15, трансформаторы 16 и 17 с первичными 18 и

19 и вторичными 20 и 21 обмотками, введенными в плечи моста. Устройство также содержит объект 1 измерения, калиброванные резисторы 2,3 и 4, источник 5 питания, измерительный элемент 6, трехпроводную линию / связи, входы 8,9 и 12,13,выходы 22-26,27.

В устройстве подавление. помех может достигнуть 1007 при рекомендуемой прокладке линии связи 11 в непосредственной близости от линии 7 и идентичном их исполнении. 1 ил.

1 13207

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при мостовых измерениях, в частности при тензоизмерениях.

Цель изобретения — повышение помехозащищенности мостового измерительного устройства эа счет компенсации ЭДС помех, приведенных к выходам линий связи,, равными им и встречно направленными ЭДС взаимной ин-. дукции в обмотках трансформаторов, введеннных в плечи моста.

На черетеже изображена структурная электрическая схема устройства. 15

Мостовое измерительное устройство содержит объект 1 измерения и три калиорованных резистора 2-4 в четырех плечах моста, источник 5 питания и измерительный элемент 6 в диа-, 2p гоналях моста, трехпроводную линию

7 связи, подключенную входами 8 и 9 к выводам объекта 1 измерения, причем два провода лнии связи включены в плечи моста, а третий — в его диа- 25 гональ дополнительный резистор 10 и дополнительную трехпроводную линию

11 связи, подключенную входами 12 и

13 к дополнительному резистору 10, два интегрирующих усилителя 14 и 15 30 с входами по напряжению и выходами по току и два трансформатора 16 и.17, первичные обмотки 18 и 19 которых подключены к выходам соответствующих интегрирующих усилителей 14 и

15, а вторичные обмотки 20 и 21 трансформаторов включены в плечи моста последовательно с проводами линии связи между ее выходами 22 и

23 калиброванными резисторами 2 и 4, <0 при этом дополнительная линия 11 связи подключена своими выходами

24-26 к входам усилителей, причем ее выход 26, соединенный с общей точкой входов и выходов усилителей

14 и 15, соединен также и с выходом

27 линии 7 связи в диагонали моста.

Дополнительная линия 1 1 связи выполнена с таким же шагом скрутки и такой же экранировкой, как и линия 7 5Q связи, или без скрутки и экранировки, если линия 7 связи выполнена без скрутки и экранировки приводов, и расположена рядом с линией 7 связи на расстоянии от нее не более трех сотых долей длины волны электромагнитной помехи, а дополнительный резистор 10 расположен рядом с объектом 1 измерения на расстоянии не

59 2 большем указанного (0,03 длины волны помехи).

В виду идентичности выполнения (шага скрутки и экранировки) и расположения линии 7 связи и дополнительной линии 11 связи, а также сопротивлений объекта 1 измерения и дополнительного резистора 10 относительно источников электромагнитных помех, в линиях 7 и 11 связи наводятся одинаковые ЭДС помех, которые. однако не могут быть измерены в самой линии 7 связи. На выходах дополнительной линии 11 связи, не нагруженной на выходах (входное сопротивление усилителей с входами по- напряжению весьма велико), напряжения равны ЭДС помех е„„ — между выходами

26 и 24, е„, — между выходами 26 и 25.

Такие же ЭДС помех могли бы быть измерены на выходах линии 7, если бы она не была нагружена другими элементами моста. Выходной ток интегрирующего усилителя 14 преобразующего напряжение в ток с интегрированием, равным току 1 в первичной обмотке в трансформатора 16, есть е п1 в (1) где К вЂ” константа характеризующая

14

Э усиление усилителя 14 иимеющая размерность проводимости

Изменения тока 1„ индуцируют во вторичной обмотке 20 трансформатора

16 ЭДС взаимной индукции

2 (2) где М вЂ” взаимная индуктивность !

6 обмоток трансформатора 16.

Подстановка (1) в (2) показывает, что ЭДС е, равна

d ( е„= М„к„at )e„„dt=N,6K«e„(3)

При соблюдении условия М, K„ =1 выполнение которого обеспечивается соответствующим выбором значений

Мд и К14, согласно (3) е =е (4)

2о

Аналогично при М 11 К 5 1 (М о Вза имная индуктивность обмоток трансформатора 17; К, — константа усиления усилителя 15) ЭДС взаимной индукции в обмотке 21 трансформатора

17 есть (5) е2„e rle °

3 13207

Ввиду того, что выходное сопротивление усилителя бесконечно велико (токовый выход усилителя), сопротивление, вносимое трансформаторами в мост, определяется только собственными индуктивностями вторичных обмоток трансформаторов и может быть сделано весьма незначительным на рабочих частотах устройства (и не влияющим на его работу) за счет увели- 10 чения индуктивностей первичных обмоток трансформаторов и коэффициентов

К„ и К, усилителей с целью снижения значений индуктивностей вторичных обмоток и достижения необходимых зна- 15 чений М .и M,„ .

Выбором полярностей включения обмоток трансформаторов обеспечивается. встречное направление ЭДС е„ и е„, П1 е и е „ . В результате ЭДС взаимной 2О индукции е, и е „ компенсируют ЭДС помех е„„ и е „, наводимых в ликии

7 связи.- Вследствие этого ЭДС помех не вызывают протекания токов помех по элементам моста и не влияют на 25 напряжение на входе измерительного элемента 6, которое оказывается зависящим лишь от напряжения питания .моста, создаваемого источником 5, и значений сопротивлений элементов 3О

1-4. Это напряжение измеряется измерительным элементом и точно характеризует значение сопротивления объекта 1 измерения.

Условием. выполнения (4) и (5) является нагружение входов дополнительной линии 11 связи сопротивлением дополнительного резистора 10, которое, как и сопротивление объекта 1 измерения, является приемником по- 40 мех. Для работы устройства не требуется равенства сопротивлений объекта 1 измерения и резистора 10, но они должны быть соизмеримыми, одного порядка величины. Это всегда можно 45 обеспечить, так как мостовые измерители применяются для точных изме. рений, т.е. тогда, когда порядок значения измеряемого сопротивления известен. 50

Кроме того, условием выполнения (4) и (5) является необходимость достаточно близкого расположения линий 7 и 11 связи — на расстоянии не более 0,03 длины волны помехи, определяемой конечной скоростью распространения электромагнитных волн помехи. Если для защиты линии 7 свя59 4 зи от помех приняты такие конструктивные меры, как скрутка проводов или/и экранировка, то такие меры должны быть применены и в отношении дополнительной линии 11 связи, чтобы обеспечить равенство условий восприятия помех обеими этими линиями.

Полярность включения вторичных обмоток 20 и 21 в схему моста, требуемая для компенсации помех, легко определяется экспериментально. Для этого между выходом 27 линии 7 связи и общей точкой элементов 2, 6 и 20 включается один канал осциллографа, а между выходом 27 и общей точкой элементов 4 и 21 — второй его канал.

Вблизи линий 7 и 11 связи производится коммутация тока с целью наведения в линиях 7 и 11 преднамеренных помех.

При этом на экране осциллографа видны импульсы помех при неправильном включении обмоток 20 и 21 в мост.

Таким образом, в предлагаемом устройстве достигается положительный эффект повышения помехозащищенности устройства за счет компенсации помех, наведенных на объект измерения и линию связи.

Подавление помех, наведенных на объект измерения и на линию связи, в предлагаемом устройстве может приближаться к 100Х при прокладке дополнительной линии 11 связи в непосредственной близости от основной линии

7 связи и идентичном их выполнении (одинаковые шаг скрутки и экранировка) и расположении дополнительного резистора рядом с объектом измерения.

Формула изобретения

Мостовое измерительное устройство, содержащее клеммы для подключения объекта измерения и три калиброванных резистора в плечах моста, источник питания и измерительный элемент в диагоналях моста, а также основную трехпроводную линию связи, соединенную входами с клеммами для подключения объекта измерения, причем два провода основной трехпроводной линии связи образуют плечи моста, а третий включен в диагональ питания, дополнительный резистор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности устройства, в него введены дополнительная трехпроводная линия связи, подключенная входами к выводам дополнительного

5 1320759 6 резистора, два интегрирующих усили- но с двумя проводами основной трехтеля и два трансформатора, при этом проводной линии связи, выход третьедва провода дополнительной трехпро- го провода основной трехпроводной водной линии связи подключены выхо- лини связи соединен с выходомтретьедами к входам соответствующих интег- 5 го провода дополнительной трехпроводрирующих усилителей, первые выводы ной линии связи, с общими выводами первичных обмоток трансформаторов входов и выходов интегрирующих усиподключены к выходам интегрирующих лителей, с общей шиной и с вторыми усилителей, а вторичные обмотки тран- выводами первичных обмоток трансфорсформаторов соединены последователь- 10 маторов.

Составитель В.Семенчук

Редактор Е.Копча Техред М.Ходанич Корректор В сутяга

Заказ 2656/49 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4