Импульсный тензометр

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, для измерения механических деформаций машин и механизмов. Цель изобретения - повышение точности измерений и упрощение конструкции. Устройство содержит источник 1 питания, тензомост 2 - 5, входной усилитель 6, синхронный демодулятор 7, генератор 9 синхронизации и управления, фильтр 8 нижних частот, регистратор 10, схему 13 выборки-хранения, двухпороговый дискриминатор 12 и конденсатор 11, расположенный в непосредственной близости от тензомоста 2 - 5. Источник питания 1 подает через линию связи на тензомост 2 - 5 короткие разнополярные импульсы, заряжающие конденсатор 11 до напряжения, несколько превышающего напряжение срабатывания двухпорогового дискриминатора 12. После прекращения действия питающего импульса ток заряда конденсатора 11 становится равным нулю, а следовательно, и падение напряжения в линии связи также равно нулю. Когда напряжение на конденсаторе достигает значения порога отпускания двухпорогового дискриминатора 12, его выходное напряжение скачкообразно уменьшается до нуля. Задним фронтом этого импульса управляется схема 13 выборки-хранения, которая запоминает до следующего такта сигнал с измерительной диагонали тензомоста 2 - 5 по величине, пропорциональный измеряемой деформации. Поскольку съем сигнала с измерительной диагонали тензомоста 2 - 5 происходит в момент отпускания двухпорогового дискриминатора 12, имеющего весьма стабильную величину этого порога, измерение деформаций происходит при строго зафиксированном напряжении питания диагонали тензомоста 2 - 5. Таким образом исключается влияние нестабильности параметров источника питания и линии связи на результат измерения. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)s G01 В 7/18 гОсудАРстВенный кОмитет

ПО ИЗОЕРЕТЕНИЯМ И О КРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ Г ССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 4734309 /2 8 (22) 07.07,89 (46) 15.08.91. Бюл. И 30 (71) Морская испытательная станция Научно-производственного обьединения Винт" (72) Д.И. Пусто в an о в (53) 531. 781.2(088.8) (56) Журнал "Электроника", N 7, том 54, 1981, с,36. (54) ИМПУЛ(СНЫЙ ТЕНЗОМЕТР (57) И зоб рет е ие о гносится к и Змерительной гехнике ii может быть использовано, например, для измерения механических деформаций машин и механизмов. Цель изобретения — повышение точности и измерений и упрощение конструкции. Угтройство содержит источник 1 питания, тенэомост 2 — 5, входной усилитель 6, синхроннь и демодулятор 7, енератор 9 синхронизации и управления фильтр 8 нижних частот. регистратор 10, схему 13 выборки-хранения, двухпороговый дискриминатор 12 и конденсатор 11, расположенный в непосредственной близости от тензомоста 2 — 5.

Источник питания 1 подает через линию связи на тензомост 2-5 короткие разнополярные импульсы, заряжающие конденсаИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, для измерения механи«еских деформаций.

Цель изобретения повышение точности измерений и упрощение конструкции.

Нэ фиг,1 приведена структурная схема импульсного тензометра; н» фиг.2 временные диаграммы работы импульсного тенэомет ра.

„„. Ы ÄÄ 1670375 А1 тор 11 до напряжения, н сколько превышающего напряжение срабатывания двухпорогового дискриминатора 12. После прекращения действия питающего импульса ток заряда конденсатора 11 становится равным нулю, а следовательно, и падение напряжения в линии связи также равно нулю. Когда напряжение на конденсаторе достигает значения порога отпускания двухпорогового дискриминатора 12, его выходное напряжение скачкообразно уменьшается до нуля. Задним фронтом этого импульса управляется схема 13 выборкихранения, которая запоминает до следующе;о такта сигнал с измерительной диагонали, тензомоста 2-5 по величине, пропорциональный измеряемой деформации. Поскольку съем сигнала с измерительной диагонали тензомоста 2-5 происходит в момент отпускания двухпорового дискриминатора 12, имеющего весьма стабильную величину этого порога, измерение деформаций происходит при строго зафиксированном напряжении питании диагонали тензомоста 2 — 5. Таким образом исключается влияние нестабильности параметров источника 1 питания и линии связи на результат измерения. 2 ил, Импульсный тенэометр (см.фиг,1) содержит источник 1 питания, подключенный к нему тензомост 2 — 5, входной усилитель 6, входы которого соединены с измерительной диагональю тензомоста 2-5, синхронный демодулятор 7, фильтр 8 нижних частот, вход которого соединен с выходом синхронного демодулятора 7, генератор 9 синхронизации и управления, первый выход которого соединен с входом источника 1 питания, а

1670375

55 два вторые — с входами управления синхронного демодулятора 7, и регистратор 10, соединенный с выходом фильтра 8 нижних частот, конденсатор 11, подключенный параллельно диагонали питания тензомоста

2 — 5, двухпороговый дискриминатор 12, и схему 13 выборки-хранения, причем входы двухпорогового дискриминатора 12 соединены с выходами источника 1 питания, а выход соединен с входом управления схемы

13 выборки-хранения, вход которой соединен с выходом входного усилителя, а выход — с входом синхронного демодулятора 7.

Импульсный тензометр работает следующим образом.

При поступлении на вход источника 1 питания импульсной серии с первого выхода генератора 9 синхронизации и управления (см,фиг.2а) с выхода истчоника 1 питания на диагональ питания тенэомоста

2-5 через линию связи подается короткие энакопеременные импульсы питающего напряжения (см.фиг.2б). На период t -tz от источника 1 питания на вход тенэомоста 2 — 5 поступает импульс положительной полярности. В момент времени ti напряжение на конденсаторе 11, а следовательно, и на диагонали питания тензомоста начинает возрастать по зкспоненциальному закону (см.фиг.2в) до момента тз; а далее после прекращения действия импульса питающего напряжения начинает падать по экспоненциальному закону. На период времени t>— тэ от источника 1 питания течет ток заряда конденсатора 11 и ток питания тенэомоста

2-5, вызывая падение напряжения в линии связи. После прекращения действия импульса в интервале времени тз — t;, 1ок по линии связи течь не будет, а следовательно, не будет в ней и падения напряжения.

Напряжение на измерительной диагонали тензомоста 2-5 изменяется во времени аналогичным образом, как и на питающей диагонали тензомоста 2-5 (см.фиг,2в), только его амплитуда и знак определяются направлением и величиной разбаланса тензомоста.

В момент времени tz напряжение на диагонали питания тенэомоста достигнет значения Од, при котором происходит срабатывание двухпорогового дискриминатора

12, В этот момент времени напряжение на выходе двухпорогового дискриминатора скачкообразно увеличивается, а после того, как конденсатор 11 разрядится до уровня отпускания Од двухпорогового дискриминатора, напряжение на его выходе скачкообразно упадет до нуля (момент времени tq, фиг.2в).

B момент времени tn по заднему фронту выходного импульса двухпорогового дискриминатора происходит срабатывание схемы 13 выборки-хранения, которая запоминает уровень выходного напряжения входного усилителя 6, имевшего место в момент времени д (см.фиг.2д). Одновременно в момент времени tp на первый вход управления синхронного демодулятора 7 поступает импульс положительной полярности с второго выхода генератора 9 синхронизации и управления (см.фиг,2е), Это приводит к тому, что на выходе синхронного демодулятора 7 появляется напряжение положительной полярности, пропорциональное по величине напряжению на измерительной диагонали тензомоста 2 — 5 в момент времени t4, которое после фильтрации фильтром

8 нижних частот поступает на вход регистратора 10.

В момент времени т5 от источника 1 питания на диагонали питания тензомоста

2-5 поступает импульс отрицательной полярности. Процессы, происходящие в элементах импульсного тенэометра, аналогичны описанным выше, с тои лишь разницей, что срабатывание двухпорогового дискр ..инатора происходит при значении напряжения на диагонали питания тензомоста, равного -Од. По абсолютному значению пороги срабатывания двухпорогового дискриминатора выбираются равными. Кроме этого, в момент времени ts на управляющий вход два синхронного демодулятора 7 поступает с третьего выхода генератора 6 синхронизации и управления импульс положиtåëьной полярности (фиг.2к). В результате синхронный демодулятор 7 инвертирует входной сигнал. выдавая на выходе также сигнал положительной полярности. который после фильтрации фильтром 8 нижних частот поступает на вход регистратора 10 (см,фиг,2л).

При изменении направления разбаланса тензомосга процессы в импульсном тензометре происходят аналогично описанным выше, с той лишь разницей, что выходное напряжение синхронного демодулятора 7 изменяет свой знак на противоположный.

Поскольку съем информации с измерительной диагонали тензомоста 2-5 происходит в момент отпускания двухпорогового дискриминатора 12, который определяется весьма стабильным уровнем Од и отсутствием тока в линии связи, через которую на тензомост подается питающее напряжение. нестабильность параметров источника питания и линии связи не влияет на точность измерений деформаций, т.е. измерения

1670375

4 1производятся при строго зафиксированном напряжении питания тензомоста, Формула изобретения

Импульсный тензометр, содержащий источник питания, подключенный к нему тензомост, входной усилитель, входы которого соединены с измерительной диагональю тензомоста, синхронный демодулятор. фильтр нижних частот. вход которого соединен с выходом синхронного демодулятора, генератор синхронизации и управления, первый выход которого соединен с входом источника питания, а два вторые — с входами управления синхронного демодулятора, и регистратор, соединенный с выходом фильтра нижних частот, о т л ич а ю шийся тем, что. с целью повышения

5 точности измерений и упрощения конструкции, в него введены конденсатор, подключенный параллельно диагонали питания тензомоста, двухпороговый дискриминатор и схема выборки-хранения, причем входы

10 двухпорогового дискриминатора соединены с выходами источника питания, а выход соединен с входом управления схемы выборки-хранения, вход которой соединен с выходом входного усилителя, а выход — с

15 входом синхронного демодулятора.