Устройство для измерения массы в условиях вибропомех

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<11970126 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18. 12. 80 (21) 3220971/18-10 с присоединением заявки М (23) ПриоритетОпубликовано 301082. Бюллетень Мо 40

Дата опубликования описания30.10.82 (511 М g+ 3

01 (23./36

Государственный комитет

СССР во делам изобретений н открытий ($3) УДК 681.269 (088. 8) Ф с:. 1, j м,., Г.В.Кочков, А.В.Назаренко и С.П.Воронков

/ Ф .,! () (p("- Ъс;; -,„

Ф 6

"""Jilt;)- ., . ) "

Сибирский государственный научно-исследовательский институт метрологии (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

154 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КАССЫ В УСЛОВИЯХ

ВИБРОПОИЕХ

Изобретение относится к весоизмерительной технике.

- Известно измерительное устройство для измерения веса при наличии дит амической помехи, содержащее следящий автокомпенсатор с фазочувствительным нуль-органом и реверсивным счетчиком, поразрядно связаннытл с декодирующжл преобразователем. 10 для повышения точности измерения устройство содержит управляемые анализаторы уровней, цепочку одновибраторов и дополнительный счетчик (1).

Недостаток устройства заключается в необходимости замедления скорости слежения за сигналом, т.е. в неудовлетворительном быстродействии.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения массы в условиях вибропомех, содержащее упругий элемент с емкостным преобразователем, подключенньм к мостовому измерителю емкости, соединенному с relzepaxopow питания, и нуль-индикатор g2) .

Основньэл недостатком известного устройства является то, что оно дает неполную компенсацию вибропомех, и кроме того, требует всякий раз подстройки при изменении температуры.

Это обусловлено тем, что упругий элемент и дифференциальный манометр гоединены последовательно через разъемные соединения (штанги) и жидкость дифференциального манометра, что создает дополнительные погрешности из-за механических соединений, а также из-за температурной зависилости коэффициента вязкости жидкости.

Цель изобретения - повышение точности измерения массы.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены фазовый детектор, две схемы накопления и дифференциальный усилитель. причеМ входы фазового детектора подключены к выходу мостового измерителя емкости и к выходу генератора питания, выходы фазового детектора подключены к входам схем накопления, а выходы схем накопления - к входам дифференциального усилителя, выход которого подключен к входу нуль-индикатора.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит упругий элемент 1 с емкостным преобразователеч

2, мостовой измеритель 3 емкости, генератор 4 питания, подключенный

970126 к мостовому иэмери гелю 3 емкости, фазовый детектор 5, выходы которого включены в диагональ мостового измерителя емкости 3 и к выходу генератора 4, схемы б и 7 накопления, входы которых подключены к выходам 5 фазового детектора 5, дифференциальный усилитель 8, к выходам которого подключены выходы схем 6 и 7 на копления, а выход подключен к входу нуль-индикатора 9. 1Î

Устройство работает следующим образом.

При измерении массы деформация упругого элемента 1 преобразуется в пропорциональное измерение емкости С емкостного преобразователя 2.

B случае помех вибрационного характера, поступающих со стороны основания или подвеса весов либо возникающих вследствие раскачивания груза, возникают колебания упругого элемента 1 относительно положения его статического равновесия, и измеряемый мостовым измерителем 3 емкости параметр С„ оказывается модулированным сигналом вибропомехи, т.е. происходит изменение емкости, равное где С вЂ” емкость, соответствующая статической составляющей ЗО нагрузки;

О С вЂ” максимальное приращение емкости, соответствующее динамической составляющей нагрузки, 35 и на экране нуль-индикатора 9 появ— ляется нестационарный сигнал с изменяющейся (c частотой помехи) амплитудой. Вследствие этого установить ломент равновесия измерителя 7 ем- ло кости не представляется возможным, что приводит к резкому снижению точности измерений.

Сигнал помехи имеет гармонический характер и изменяется относительно значения С от нуля до максимального значения +д С. Если мостовая схема уравновешена полностью, то приращение +ХС увеличивает емкость и появляется разбаланс в одном плече мостового измерителя 3 е лкости, при значении приращения — d С,емкость уменьшается и появляется разбаланс в противоположном плече.

Так как значение емкости С>, соответствующее измеряемой массе, в сотни раз превышает максимальную амплитуду вибропомехи dC, то в начальный момент уравновешивания влияние помехи совершенно не сказывается, изменение фазы выходного сиг 60 нала не происходит, что позволяет производить уравновешивание мостового измерителя 3 емкости„

Сигнал с мостового измерителя 3 емкости поступает на фазовый детек— тор 5; Так как фазы несущей частоты сигналов с генератора 4 и диагонали моста измерителя 3 совпадают, то сигнал без детектирования по фазе поступает на схему 7 накопления, где запоминается. Со схемы 7 накопления сигнал поступает на первый вход усилителя 8. На второй вход усилителя ,,8 поступает нуль, т.е. сигнал без изменения поступает на нуль-индикатор 9, где фиксируется состояние равновесия мостового измерителя емкости.

По мере уравновешивания мостовой схемы значение емкости приближается к значению

С = С„-дс, При переходе этого значения емкости появляются пуль сации, так как амплитуда импульсов помехи становится соизмерима с неуравновешенным сигналом от статической составляющей нагрузки и импульсы раэбаланса переходят через момент равновесия схемы иэ одного плеча в противоположное. С диагонали мостового измерителя 3 снимаются импульсы с амплитудой П„ и О .

Амплитуда импульса 0„ соответствует разбалансу в одном плече моста, а амплитуда U - разбалансу в противоположном плече. Разница b,U = U -Ug соответствует статической составляющей нагрузки и, следовательно, равновесие мостовой схемы наступит при равенстве амплитуд импульсов О„ = U ..

При переходе илпульса разбаланса через ".ло.лент равновесия схемы несущая импульса разбаланса изменяет фазу на 180 по отношению к опорному сигналу генератора 4.

Таким образом, на фазовый детектор поступают импульсы разбаланса с периодически из;леняющейся фазой. Фазовый детектор 5 разделяет жлпульсы раэбаланса и посылает илпульсы с фазой 9=л 90 и амплитудой Нл на схему 7 накопления, а с фазой Ф = — 90 и амплитудой Н на схему 6 накопления, где происходит их запоминание.

Со схем 7 и б накопления соответственно сигналы V u V поступают на входы дифференциального усилителя

8, с выхода которого разница ь 0 поступает на нуль-индикатор 9 без пульсаций, и происходит дальнейшее уравновешивание мостового измерителя 3 емкости до полного равновесия.

Таки л образом, работа устройства сводится к следующему.

Сигнал виброполехи с неуравновешенной частью сигнала, соответствующего статической составляющей нагрузки (импульCû разбаланса с периодически изменяющейся фазой), разделяется с помощью фазового детектора. Разделенные по фазе ллпульсы поступают каждый на свою схему накопления в зависимости от фазы снимаемого сиг970126 нала, где происходит их запоминание.

ЗафИксированные сигналы поступают на дифференциальный усилитель и по разнице сигналов, соответствующей неуравновешенному разбалансу, производят уравновешивание мостового измерителя емкости. При поступлении на оба входа дифференциального Усилителя одинаковых по амплитуде сигналов помехи с выхода снимается нуль, так как полностью уравновесили неурав-10 новешенную часть сигнала, соответствующего статической составляющей нагрузки.

Использование новых элементов ((фазового детектора, двух схем накопления и усилителя с дифференциальным входом) выгодно отличает предлагаемое устройство от прототипа, так как исключается составляющая погрешности, обусловленная механическими соединителями и температурной зави симостью коэффициента вязкости жидкости дифференциального манометра, значительно улучшается работа устройства на инфранизких (порядка единиц герц) частотах вибропомехи, что в прототипе не реализуется вследствие гидравлической связи при передаче вибраций.

В предлагаемом устройстве погрешность от вибраций существенно снижается, так как с помощью фазового детектора производится селекция импульсов помехи и фиксация их с помощью схем накопления, а затем сигналы вычитаются на усилителе с диф- 35 ференциальным входом, и сигнал с выхода усилителя является полезной составляющей, по которому и проиэводится точное уравновешивание мостового измерителя емкости.

Перечисленные преилущества позволяют использовать предлагаемое устройство в народном хозяйстве для измерения массы в условиях внбропомех с повышенной точностью, что и обуславливает экономический эффект. формула изобретения

Устройство для измерения массы в условиях вибропомех, содержащее упругий элемент с е..лкостным преобразователем, подключенным к мостовому измерителю емкости, соединенному с генератором питания, и нуль-индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены фазовый детектор, две схемы, накопления и дифференциальный усилитель, причем входы фазового детектора подключены к выходу мостового измерителя е кости и к выходу генератора питания, выходы фазового детектора подключены к входам схем накопления, а выходы схем накопления — к входам дифференциального усилителя, выход которого подключен к входу нуль-индикатора .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 619800, кл. G 01 G 9/00, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 440563, кл. 8 01 G 7/00, 1972 (прототип) .

970126

Тираж 673 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, E-35, Рауиская наб., д. 4/5

Заказ 8370/48 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Ширшов

Редактор С. Тараненко Техред Т.фанта Корректор Г. Огар