Тензометрическое измерительное устройство

Тензометрическое измерительное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения. Тензометрическое устройство содержит тензометрический мост 1, источник стабилизированного постоянного тока 2 и преобразователь ток-напряжение, состоящий из дифференциального усилителя 5 и резистора обратной связи 6, подключенный длинными линиями связи к мосту 1, а также повторитель напряжения 8 и сумматор 10. Вход повторителя напряжения 8 подключен к узлу соединения 9 вспомогательной линии связи 7 с резистором обратной связи 6. Инвертирующий вход сумма-тора 10 подключен к выходу повторителя напряжения 8, а неинвертирующий - к выходу дифференциального усилителя 5. Устройство обеспечивает более высокую точность за счет исключения влияния изменения сопротивления вспомогательной линии связи на выходной сигнал устройства. 1 ил. СО с VJ ч| О ю со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 В 7/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4749398/28 (22) 16,10.89 (46) 23.11.92. Бюл. 1Ф 43 (71) Самарский авиационный институт им. акад. С.П.Королева (72) В.И.Иванченко, В.Н.Глотова, С.Б.Мирошниченко и С.В.Мурзина (56) Шило В.Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. — М.:

Советское радио, 1979, с. 77.

Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах,— Л.: Энергия, 1980, с. 126 — 127.

Левшина Е.С., Новицкий П.В. Измерительные преобразователи. — Л,: Энергоатомиэдат, 1983, с. 105 — 106. (54) ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения — повыше„,5U„„1776981 А1 ние точности измерения. Тензометрическое устройство содержит тензометрический мост 1, источник стабилизированного постоянного тока 2 и преобразователь ток-напряжение, состоящий из дифференциального усилителя 5 и резистора обратной связи 6, подключенный длинными линиями связи к мосту 1, а также повторитель напряжения 8 и сумматор 10. Вход повторителя напряжения 8 подключен к узлу соединения 9 вспомогательной линии связи

7 с резистором обратной связи 6. Инвертирующий вход сумматора 10 подключен к выходу повторителя напряжения 8, а неинвертирующий — к выходу дифференциального усилителя 5. Устройство обеспечивает более высокую точность за счет 3 исключения влияния изменения сопротивления вспомогательной линии связи на выходной сигнал устройства. 1 ил.

1776981

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования в устройствах измерения незлектрических физических величин, преобразующих входной сигнал в электрический с помощью резистивных измерительных мостов, например, тенэорезисторных.

Известны тенэометрические устройства, в которых питание измерительного моста осуществляется от источника стабильного напряжения, а измерительная диагональ работает в режиме холостого хода.

Недостатком их является то, что длинные линии связи, обладая значительное емкостью, ограничивают полосу пропускания измерительного устройства, что не позволяет проводить измерение параметров быстропротекающих процессов.

От этого недостатка свободны тензометрические устройства, в которых питание измерительного моста осуществляется от источника стабильного тока, а измерительная диагональ работает в режиме виртуального короткого замыкания. Такие тензометрические устройства имеют малую чувствительность к емкости линий связи, поэтому они сохраняют высокое быстродействие при большой длине линий связи, Недостатком их является то, что значительное сопротивление измерительных линий связи не позволяет осуществить режим короткого замыкания измерительной диагонали моста, а это приводит к появлению ошибки измерения, зависящей от значения сопротивления применяемых тензорезисто ров.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа тенэометрическое устройство, содержащее тензорезисторный мост, питание которого осуществляется стабильным током, и преобразователь ток — напряжение, подключенный длинными линиями связи к измерительной диагонали моста. Преобразователь содержит дифференциальный усилитель, инвертирующий вход которого подключен к первому полюсу, а неинвертирующий — ко второму полюсу измерительной диагонали моста с помощью измерительных линий связи, и резистор обратной связи, один полюс которого соединен с выходом дифференциального усилителя, а другой подключен вспомогательной линией связи к первому полюсу измерительной диагонали моста. Благодаря указанному включению резистора устраняется влияние измерительных линий связи, подключающих входы дифференциального

55 неинвертирующий вход заземлен, а инвертирующий вход- к одному из полюсов иэмерительной диагонали. Потенциал этого полюса поддерживается близким к потенциалу земли. Благодаря такому включению удаляется устранить синфазную составляю10

50 усилителя к измерительной диагонали мос-. та.

Недостатком указанного тензометрического устройства является то, что компенсация влияния сопротивления измерительных линий связи осуществляется не полностью.

Поскольку резистор обратной связи дифференциального усилителя имеет конечное сЬпротивление, сопротивление вспомогательной линии связи создает дополнительную погрешность измерения.

Целью изобретения является повышение точности за счет исключения влияния на выходной сигнал устройства изменений сопротивления вспомогательной линии связи. Указанная цель достигается тем, что тензометрическое устройство. содержащее тензометрический мост, источник стабилизированного тока, шины которого соединены питающими линиями связи с диагональю питания тензометрического моста, дифференциальный усилитель, инвертирующий и неинвертирующий входы которого соединены измерительными линиями связи с вершинами измерительной диагонали тенэометрического моста, и резистор обратной связи, один конец которого соединен вспомогательной линией связи с той вершиной измерительной диагонали тензометрического моста, с которой соединен инвертирующий вход дифференциального усилителя, а другой конец соединен с выходом дифференциального усилителя, снабжено повторителем напряжения, вход которого соединен с общей точкой вспомогательной линии связи и резистора обратной связи, и сумматором с инвертирующим и неинвертирующим входами, соединенными соответственно с выходами повторителя нап ряжения и дифференциального усилителя.

На чертеже представлена функциональная схема тензометрического устройства.

Тензометрическое устройство содержит тензометрический мост 1, питаемый от источника стабильного тока 2, который может быть выполнен, например, как в прототипе. В нем источник стабильного тока содержит генератор стабильного тока, подключенный к одному полюсу диагонали питания моста, и следящий источник напряжения, выполненный на операционном усилителе, выход которого подключен к другому полюсу диагонали питания моста, 1776981 щую сигнала на входах измерительного дифференциального усилителя, коорая может возникать из-за нестабильности тока, создаваемого реальным генератором стабильного тока.

Полюса измерительной диагонали 3, 4 подключены измерительными линиями связи соответственно к инвертирующему и неинвертирующему входам дифференциального усилителя 5, Резистор обратной связи 6 одним полюсом подключен к выходу дифференциального усилителя 5, другим с помощью вспомогательной линии связи 7к полюсу 3 измерительной диагонали моста

1. Вход повторителя напряжения 8 подключен к узлу соединения 9 резистора обратной связи 6 с вспомогательной линией связи 7.

Выход повторителя напряжения 8 подключен к инвертирующему входу сумматора 10.

Неинвертирующий вход сумматора 10 подключен к выходу дифференциального усилителя 5. Повторитель напряжения выполняет функцию выделения падения напряжения на дополнительной линии связи 7, без потребления тока иэ узла 9.

Работает устройство следующим образом. При воздействии измеряемой деформации е на плечи тенэометрического моста

1 их сопротивление изменяется, и поэтому в полюсе 3 измерительной диагонали возникает ток разбаланса lp.

Ip= lo — Е, 2 где lo — ток питания моста;

S — коэффициент тензочувствител ьности тензорезисторов.

Этот ток, протекает по вспомогательной линии связи 7 и через резистор обратной связи 6 (вход повторителя напряжения

8 является высокоомным и тока не потребляет) и создает падение напряжения на выходе дифференциального усилителя 5, равное

Оду = 1р(глс + Roc) = lo — е глс + lо — Roc

S S

2 2 У где Roc — сопротивление резистора обратной связи; глс — сопротивление вспомогательной линии связи.

На вход повторителя напряжения 8 подается напряжение 0лс, падающее на со3

Олс Iprnc 10 — с, Глс, 10

20

25 Гензометрическое измерительное уст30

50 противление вспомогательной линии связи

7, т.е.

Такое же напряжение будет и на выходе повторителя напряжения 8 и инвертирующем входе сумматора 10. Напряжение U»x на выходе сумматора 8 равно разности напряжений на его входах:

Uesx А)ду — Unc lo — 8, глс+ lo — е RocS $

2 2

$, S

- lo — е глс = 1о — 8 Roc.

2 2

Из полученного выражения видно, что выходной сигнал тенэометрического устройства не зависит от сопротивления линии связи, следовательно, повышается точность измерения, Формула изобретения ройство, содержащее тензометрический мост, источник стабилизированного тока, шины которого соединены питающими линиями связи с диагональю питания тензометрического моста, дифференциальный усилитель, инвертирующий и неинвертирующий входы которого соединены измерительными линиями связи с вершинами измерительной диагонали тензометрического моста, и резистор обратной связи, один конец которого соединен вспомогательной линией связи с той вершиной измерительной диагонали тенэометрического моста, с которой соединен инвертирующий вход дифференциального усилителя, а другой конец соединен с выходом дифференциального усилителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности за счет исключения влияния на выходной сигнал устройства изменений сопротивления вспомогательной линии связи, оНо снабжено повторителем напряжения, вход которого соединен с общей точкой вспомогательной линии связи и резистора обратной свяэи,и сумматором с инвертирующим и неинвертирующим входами, соединенными соответственно с выходами повторителя напряжения и дифференциального усилителя.