Тензометрическое устройство

 

Изобретение относится к средствам преобразования напряжения тензометрического моста в цифровой код и может быть использовано для измерения деформаций в широком диапазоне. Цель изобретения - повышение точности за счет использования в качестве опорного напряжения аналогоцифрового преобразователя 25 напряжения, сформированного из напряжения питания моста 8 и усиливаемого тем же усилителем 18 устройства, что и выходное напряжение моста 8. Устройство снабжено коммутатором 13, на инфор.мационные входы которого подключены выходы управляемого делителя 12 и регулируемого усилителя 10, дополнительным усилителе.м 18, соединенным с выходом коммутатора 13 и последовательно соединенными синхронными демодуляторами 19 и 20, фильтрами 21 и 22 и согласующими устройствами 23 и 24, блок I управления выполнен с двумя стробирующими и двумя синхронизирующими выходами 5, 6, 3 и 4, соединенными COOTESCTCT- венно с управляющими входами демодуляторов 19 и 20 и коммутатора 13, управляемый делитель 12 выполнен с дополнительны.м выходом, соединенным с вторым информационным входом коммутатора 13, а выход дополнительного усилителя 18 соединен с информационными входами обоих демодуляторов 19 и 20. Точность измерения повышается, так как усилению подвергается только часть сигнала моста 8, а соотношение между опорным и из.меряемым напряжениями на входе аналого-цифрового преобразователя 25 не изменяется при уходе коэффициента усиления дополнительного усилителя 18, коэффициент усиления которого близок к требуемому суммарному коэффициенту усиления всего тракта. 3 ил. (0 (Л 4 О 4 00 о 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 G 01 В 7/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А8ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4166862/25-28 (22 ) 23. 12.86 (46) 23.06.88. Бюл. № 23 (7l ) Харьковский авиационный институт им. Н. Е. Жуковского (72) В. Н. Аристов, В. В. Добровлянский, Е. А. Кондратенко, В. Л. Костин, А. В. Маркин и В. П. Соколянский (53) 531.781 2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 974109, кл. G 01 В 7/16, 198!.

Инструкция по эксплуатации цифрового тензометра ДМД-20 фирмы НВМ. Digitaier

Dehnungsmesser DMD-20. Datenblatt.

D 34.15.0. Перевод № Е-26701, М 289 (CCCP), 09.09.83. (54) ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к средствам преобразования напряжения тензометрического моста в цифровой код и может быть использовано для измерения деформаций в широком диапазоне. Цель изобретения — повышение точности за счет использования в качестве опорного напряжения аналогоцифрового преобразователя 25 напряжения, сформированного из напряжения питания моста 8 и усиливаемого тем же усилителем 18 устройства, что и выходное

ÄÄSUÄÄ 1404808 А1 напряжение моста 8. Устройство снабжено коммутатором 13, на информационные входы которого подключены выходы управляемого делителя 12 и регулируемого усилителя 10, дополнительным усилителем 18, соединенным с выходом коммутатора 13 и последовательно соединенными синхроннымп демодуляторами 19 и 20, фильтрами 21 н 22 и согласующими устройствами 23 и 24, блок 1 управления выполнен с двумя стробируюшими и д В у м я c H H x p o H H 3 H p ) þ ù! 1 ì è В ы х од ами 5, 6, 3 и 4, соединенными соотвст Tвенно с управляющими входами демодуляторов 19 и 20 и коммутатора 13, управляемый делитель 12 выполнен с дополнительным выходом, соединенным с вторым информационным входом коммутатора 13, а выход дополн ительного усил ител я 18 соединен с информационными входамп обоих демодуляторов 19 и 20. Точность измерения повышается, так как усилению подвергается только часть сигнала моста 8, а соотношение между опорным и измеряемым напряжениями на входе аналого-цифрового преобразователя 25 не изменяется при уходе коэффициента усиления дополнительного усилителя 18, коэффициент усиления которого близок к требуемому суммарному коэффициенту усиления всего тракта. 3 ил.

1404808

30

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к аппаратуре преобразования сигналов тензометрического моста в цифровой код, и может быть использовано для измер иия деформаций тензорезистивными датчиками.

Целью изобретения является повышение точности за счет использования в качестве опорного напряжения аналого-цифрового преобразователя напряжения, сформированного из напряжения питания моста и усиливаемого тем же элементом устройства, что и выходное напряжение тензометрического моста, а также введением в качестве такого элемента дополнительного усилителя с коэффициентом усиления, близким к требуемому суммарному коэффициенту усиления всего тракта.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — вариант выполнения управляемого делителя импульсного напряжения; на фиг. 3 —,временные диаграммы работы звеньев тензометрического устройства.

Тензометрическое устройство содержит блок 1 управления с задающим, двумя стробирующими и двумя синхронизируюшими выходами 2 — 6, блок 7 питания, вход которого соединен с задающим выходом 2 блока 1 управления, тензометрический мост 8, диагональ питания которого соединена с выходом блока 7 питания, дифференциальный усилитель 9, входы которого соединены с измерительной диагональю тензометрического моста 8, регулируемый усилитель 10, информационный вход которого соединен с выходом дифферен циального усилителя 9, переключатель 11 коэффициента усиления регулируемого усилителя 10, соединенный с управляющим входом этого усилителя, управляемый делитель 12 импульсного напряжения с основным и дополнительным выходами, выполненный, например, в виде цепочки последовательно соединенных трансформаторов, имеющих секции обмоток с отводами, коммутатор 13 с информационными входами 14 и 15 и управляющими входами 16 и 17, соединенными соответственно с последовательно соединенными основным выходом управляемого делителя 12 и выходом регулируемого усилителя 10, с дополнительным выходом управляемого делителя 12 и синхронизирующими выходами 5 и 6 блока 1 управления, дополнительный усилитель 18 с коэффициентом усиления, близким к суммарному требуемому коэффициенту усиления всего тракта, две одинаковые цепочки из последовательно соединенных синхронного демодулятора 19 и 20, фильтра 21 . или 22, согласующего усилителя 23 или 24, и соединенный своими информационным и опорным входами с выходами согласующих усилителей 23 и 24 аналого-цифровой преобразователь 25. И нформационные входы синхронных демодуляторов 19 и 20 соединены с выходом дополнительного усилителя 18, а их управляющие входы — соответственно с стробирующими выходами 3 и 4 блока 1 управления.

Вариант выполнения управляемого делителя 12 показан на фиг. 2.

Управляемый делитель содержит два повторителя 26 и 27 напряжения, входной трансформатор 28 с первичной 29 и вторичной 30 обмотками, промежуточный трансформатор 31 с первичной многосекционной 32 и вторичной односекционно" 33 обмотками, и выходной трансформатор 34 с первичной многосекционной 35 и вторичной односекционной 36 обмотками, а также переключатели 37 и 38 секций обмоток 32 и 35.

На фиг. 3 представлены временные диаграммы напряжений в следующих точках схемы, показанной на фиг. l; 39 — на задающем выходе 2 блока 1 управления;

40 — на выходе блока 7 питания; 41 на синхронизирующем выходе 5 блока 1 управления; 42 — на синхронизирующем выходе 6 блока 1 управления; 43 — на стробирующем выходе 3 блока 1 управления; 44 — на стробирующем выходе 4 блока 1 управления; 45 — на измерительной диагонали тензометрического моста 8;

46 — на выходе дополнительного усилителя 18.

Устройство работает следующим образом.

Импульсный сигнал 39 с задающего выхода 2 блока 1 управления поступает на вход блока 7 питания, который формирует двухполярное импульсное напряжение несущей частоты, поступающее на диагональ питания тензометрического моста 8 и с нее — на вход управляемого делителя 12. С измерительной диагонали тензометрического моста 8 сигнал 45, содержащий выбросы, возникающие из-за переходных процессов в измерительных цепях, подается на входы дифференциального усилителя 9, с выхода которого усиленный сигнал поступает на вход регулируемого усилителя 10, коэффициент усиления которого задан положением переключателя 11 коэффициента усиления.

На выходе управляемого делителя 12 формируется компенсирующее напряжение, величина и фаза которого устанавливается соответствующими регулировочными элементами, входящими в состав регулируемого делителя 12. Величина компенсирующего напряжения подбирается такой, чтобы после алгебраического сложения с сигналом на выходе регулируемого усилителя 10 оставалась заданная доля полной величины упомянутого сигнала на выходе усилителя 10. На входы 14 и 15 измерительного напряжения и опорного напряжения коммутатора

13 поступают близкие по величине разностный сигнал с блоков 10 и 12 и опор1404808 ный сигнал с блока 12, которые по появлении стробирующих сигналов 41 или 42 пропускают один из этих сигналов на выход коммутатора 13. Затем сигнал усиливается в дополнительном усилителе 18, коэффициент усиления которого выбирают близким к требуемому суммарному коэффициенту усиления всего тракта, с тем, чтобы коэффициенты усиления дифференциального усилителя 9 и регулируемого усилителя 10 были по возможности близки к единице.

Импульсы сигнала 41 действуют в первой половине каждого полупериода напряжения питания, импульсы 42 — во второй половине каждого полупериода. Синхронные демодуляторы 19 и 20 преобразуют в постоянное напряжение, сглаживаемое фильтрами 21 и 22 и усиливаемое согласующими усилителями 23 и 24, соответственно измерительное и опорное напряжения, причем импульсы с синхронизирующих выходов 3 и 4 блока 1 управления приходят в середине стробирующих импульсов с выходов 5 и 6 блока 1 управления. Это обеспечивает высокую помехозащищенность тензометрического устройства и эффективное подавление помех, возникающих при работе коммутатора 13.

Сигналы с выходов согласующих усилителей 23 и 24 поступают соответственно на измерительный и опорный входы ана,10ro-цифрового преобразователя 25. Так как каждый из этих сигналов усиливался дополнительным усилителем 18, то уход коэффициента усиления этого усилителя не сказывается на величине отношения опорного и измеряемого напряжений на входах аналого-цифрового преобразователя

25 и поэтому не вносится дополнительная погрешность в измерение.

Тензометрическое устройство позволяет преобразовать с высокой точностью напряжение в измерительной диагонали моста 8 в цифровой код на выходе аналого-цифрового преобразователя 25 благодаря тому, что аналоговому усилению подвергается не весь сигнал, а лишь некоторая доля от этой величины, а аналого-цифровой преобразователь работает опорным с напряжением, пропорциональным напряжению питания моста 8.

Формула изобретения

Тензометрическое устройство, содержащее блок управления с задающим и стробирующим выходами, блок питания, управляющий вход которого соединен с задающим выходом блока управления, тензометрический мост с диагональю питания и измерительной диагональю, диагональ питания которого соединена с выходом блока питания, дифференциальный усилитель, входы которого соединены с измерительной диагональю тензометрического моста, регулируемый усилитель, информационный вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя, переключатель коэффициента усиления регулируемого усилителя, соединенный с управляющим входом этого усилителя, управляемый делитель им-!

5 пульсного напряжения, вход которого соединен с выходом блока питания, а выход включен последовательно с выходом регулируемого усилителя, синхронный демодулятор с управляю1цим входом, соединенным со стробирующим выходом блока управления, фильтр, соединенный своим входом с выходом синхронного демодулятора, согласующий усилитель, вход которого соединен с выходом фильтра, и аналого-цифровой преобразователь с измерительным и

25 опорным входами, измерительный вход которого соединен с выходом согласующего усилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности за счет использования в качестве опорного напряжения аналогоцифрового преобразователя напряжения, сформированного из напряжения питания моста и усиливаемого тем же элементом устройства, что и выходное напряжение моста, оно снабжено коммутатором, один из информационных входов которого подключен к соединенным последовательно ос35 новному выходу управляемого делителя и выходу регулируемого усилителя, дополнительным усилителем, соединенным с выходом коммутатора, и дополнительными последовательно соединенными синхронным демоду40 лятором, фильтром и согласующим устройством, блок управления выполнен с дополнительными стробирующим и двумя синхронизирующими выходами, соединенными соответственно с управляющими входами дополнительногоо демодулятора и ком мутатора, 45 управляемый делитель выполнен с дополнительным выходом, соединенным с другим информационным входом коммутатора, а выход дополнительного усилителя соединен с информационными входами обоих демодуляторов.

1404808

З9

Составитель Н. Тимошенко

Реда кто р Г. Вол ко ва Техред И. Верес Корректор О. Кравцова

Заказ 3088/41 Тираж 680 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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