RU2469283C1 - Multichannel measuring device for aerodynamic intramodel weights - Google Patents

Multichannel measuring device for aerodynamic intramodel weights Download PDF

Info

Publication number
RU2469283C1
RU2469283C1 RU2011120289/28A RU2011120289A RU2469283C1 RU 2469283 C1 RU2469283 C1 RU 2469283C1 RU 2011120289/28 A RU2011120289/28 A RU 2011120289/28A RU 2011120289 A RU2011120289 A RU 2011120289A RU 2469283 C1 RU2469283 C1 RU 2469283C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
sensors
strain gauge
digital
Prior art date
Application number
RU2011120289/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Николаевич Петроченко
Борис Петрович Подборонов
Андрей Яковлевич Стерлин
Валерий Владимирович Синдинский
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России)
Priority to RU2011120289/28A priority Critical patent/RU2469283C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2469283C1 publication Critical patent/RU2469283C1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Force In General (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: multichannel measuring device is placed inside a model near strain gauge bridges powered by direct current and galvanically isolated from external power sources, wherein the present invention excludes measuring lines, and also includes precision instrument amplifiers, a multichannel high-speed sigma-delta analogue-to-digital converter connected by a synchronous serial peripheral interface (SPI) to a microcontroller which is in turn connected to an external storage device (flash memory). The invention also provides circuitry for suppressing systematic additive noise.
EFFECT: high accuracy and high speed of operation of the measuring device when determining aerodynamic characteristics of aircraft models.
1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, к разделу измерения неэлектрических величин электрическим способом. Оно может быть использовано в устройствах, в которых применяются тензометрические мостовые датчики, изменяющие свое сопротивление под воздействием измеряемых физических параметров, в частности, для определения аэродинамических сил и моментов, воздействующих на модели летательных аппаратов, при их испытаниях в аэродинамических трубах.The invention relates to measuring equipment, to the section of measuring non-electrical quantities by electrical means. It can be used in devices that use strain gauge bridge sensors that change their resistance under the influence of measured physical parameters, in particular, to determine the aerodynamic forces and moments acting on the model of aircraft, when they are tested in wind tunnels.

Основными источниками погрешностей при такого рода измерениях являются температурные изменения параметров измерительных устройств и электромагнитные помехи, воспринимаемые длинными линиями связи первичных преобразователей (мостовых датчиков) и измерительных приборов. Характерными примерами такого рода устройств могут служить устройства, приведенные в патентах РФ №2287795, №2287796 (МПК G01M 9/06; G01R 3/12) под одинаковым названием «Устройство для измерения составляющих векторов аэродинамической силы и момента». В этих патентах описаны внутримодельные аэродинамические весы, построенные на базе тензометрических мостовых датчиков, связанных длинными линиями связи с вторичными приборами, которые расположены в нескольких десятках метров от датчиков. Устранение влияния указанных выше причин появления помех представляет собой важную задачу при разработке многоканальных измерительных устройств для аэродинамических внутримодельных весов.The main sources of errors in this kind of measurement are temperature changes in the parameters of the measuring devices and electromagnetic interference, perceived by the long communication lines of the primary converters (bridge sensors) and measuring devices. Typical examples of such devices can serve as the device described in RF patents No. 2287795, No. 2287796 (IPC G01M 9/06; G01R 3/12) under the same name “Device for measuring the components of the aerodynamic force and moment vectors”. These patents describe intramodel aerodynamic scales built on the basis of strain gauge bridge sensors connected by long lines of communication with secondary devices, which are located several tens of meters from the sensors. Eliminating the influence of the above causes of interference is an important task in the development of multi-channel measuring devices for aerodynamic intramodel scales.

Известны измерительные устройства, в которых нормирующие преобразователи располагаются рядом с датчиками, например, устройство Uniconv-105 «Универсальный измерительный преобразователь (нормирующий усилитель) для работы с мостовыми датчиками, платиновыми термометрами сопротивления и термопарами с интерфейсом RS-422/RS-485» фирмы HOTTINGER (см. сайт http://www.oriel.ru/Uniconvl05.pdf). Это устройство взято за прототип. Компания «Ориэл» анонсировала Uniconv-105 26.01.2008. Достоинством этого устройства, которое по своей структуре построения канала измерения наиболее близко к предлагаемому изобретению, состоит в его высокой точности, компактности и температурной стабильности. В описании устройства Uniconv-105, как один из вариантов, приведена схема измерения, состоящая из универсального измерительного преобразователя Uniconv-105 и мостового датчика, соединенного с этим преобразователем по шестипроводной схеме для существенного ослабления влияния омической составляющей подводящих проводов на точность проводимых измерений. Ослабление (практическое исключение) влияния сопротивления проводов, подводящих ток от источника питания к вершинам диагонали питания мостового датчика, так называемая активная компенсация, в измерительном преобразователе Uniconv-105 производится следующим образом. Электрические потенциалы с вершин питания мостового датчика по дополнительным проводам (пятому и шестому) подаются на входы REF+ и REF- (см. рисунок на странице 3 приложения), далее через буфер (REF BUFFER) и аналого-цифровой преобразователь ADC эти сигналы поступают в микроконтроллер DSP, который через цифроаналоговый преобразователь DAC корректирует выходное напряжение управляемого источника питания PCS таким образом, чтобы компенсировать падение напряжения в линиях связи выходов ЕХС1 и ЕХС4 с вершинами питания тензометрического мостового датчика. Эта схема аналогична аналоговой схеме активной компенсации, применяемой в предлагаемом изобретении (см. фиг.). Измерительная диагональ мостового датчика (см. рис.на стр.3, 4 приложения) соединена с входами IN+ и IN-инструментального усилителя IA. К недостаткам известного устройства следует отнести невысокую скорость измерений (не более 250 изм/сек) даже при постоянном напряжении питания первичного преобразователя, а также отсутствии схемных решений для минимизации систематических аддитивных погрешностей, возникающих в инструментальном усилителе и линиях связи его с измерительными вершинами тензометрических мостовых датчиков.Known measuring devices in which the normalizing transducers are located next to the sensors, for example, the Uniconv-105 device "Universal measuring transducer (normalizing amplifier) for working with bridge sensors, platinum resistance thermometers and thermocouples with the RS-422 / RS-485 interface" company HOTTINGER (see the website http://www.oriel.ru/Uniconvl05.pdf). This device is taken as a prototype. The company "Oriel" announced Uniconv-105 01/26/2008. The advantage of this device, which in its structure of constructing the measurement channel is closest to the invention, is its high accuracy, compactness and temperature stability. In the description of the Uniconv-105 device, as one of the options, a measurement circuit is presented, consisting of a universal Uniconv-105 measuring transducer and a bridge sensor connected to this transducer in a six-wire circuit to significantly reduce the effect of the ohmic component of the supply wires on the accuracy of the measurements. The weakening (practical exception) of the influence of the resistance of the wires supplying current from the power source to the vertices of the diagonal of the bridge sensor power supply, the so-called active compensation, in the Uniconv-105 transmitter is as follows. Electric potentials from the tops of the bridge sensor power supply to the REF + and REF- inputs (see figure on page 3 of the appendix) via additional wires (fifth and sixth), then through the buffer (REF BUFFER) and the analog-to-digital converter ADC these signals are sent to the microcontroller DSP, which through the DAC digital-to-analog converter, corrects the output voltage of the controlled PCS power supply in such a way as to compensate for the voltage drop in the communication lines of the EXC1 and EXC4 outputs with the tops of the strain gauge bridge sensor. This scheme is similar to the analog active compensation scheme used in the present invention (see. Fig.). The measuring diagonal of the bridge sensor (see the figure on page 3, 4 of the appendix) is connected to the inputs of the IN + and IN-instrument amplifier IA. The disadvantages of the known device include the low measurement speed (not more than 250 Izm / s) even with a constant voltage of the primary transducer, as well as the absence of circuit solutions to minimize the systematic additive errors that occur in the instrument amplifier and its communication lines with the measuring vertices of tensometric bridge sensors .

Техническим результатом является исключение систематических аддитивных погрешностей и увеличение быстродействия многоканального измерительного устройства аэродинамических внутримодельных весов.The technical result is the elimination of systematic additive errors and an increase in the speed of a multichannel measuring device for aerodynamic intramodel weights.

Технический результат обеспечивается тем, что в многоканальное измерительное устройство аэродинамических внутримодельных весов, запитанное однополярным постоянным током, содержащее N тензометрических мостовых датчиков, две схемы активной компенсации изменений электрических сопротивлений линий связи общих точек вершин диагоналей питания указанных датчиков с источником питания и с шиной «земля», причем каждая схема активной компенсации состоит из операционного усилителя и соответствующих линий связи выходов и входов операционных усилителей с общими точками вершин диагоналей питания мостовых датчиков, при этом вершины измерительных диагоналей тензометрических мостовых датчиков подключены к дифференциальным входам соответствующих им инструментальных усилителей, выходы которых подключены к N-канальному входу аналого-цифрового преобразователя, а корректирующие входы к источнику напряжения смещения выходных сигналов этих инструментальных усилителей, дополнительно введены одноканальный аналого-цифровой преобразователь, мультиплексор, два запоминающих устройства, сумматор, делитель, передатчик цифровой информации, блок управления и датчик температуры, которые совместно со схемами активной компенсации, инструментальными усилителями, N-канальным аналого-цифровым преобразователем размещены внутри аэродинамической модели рядом с тензометрическими мостовыми датчиками, при этом в линии связи выхода и инверсного входа операционного усилителя первой схемы активной компенсации с вершинами высокого потенциала диагоналей питания тензометрических мостовых датчиков введены два ключа, третий ключ установлен между этими линиями, четвертый ключ установлен между общими точками вершин диагоналей питания тензометрических мостовых датчиков, выход N-канального аналого-цифрового преобразователя подключен к входу мультиплексора, один выход мультиплексора связан с цифровым входом первого запоминающего устройства, выход которого соединен с инверсным входом сумматора, прямой вход сумматора подключен к второму выходу мультиплексора, выход сумматора связан с первым входом делителя, второй вход делителя связан с выходом одноканального аналого-цифрового преобразователя, вход которого соединен с источником напряжения питания мостовых тензодатчиков, выход делителя подключен к цифровому входу второго запоминающего устройства, выход которого соединен с входом передатчика цифровой информации, адресный выход блока управления связан с адресными входами N-канального аналогового цифрового преобразователя и двух запоминающих устройств, выходы сигналов «запись», «чтение 1», «чтение 2» блока управления соответственно соединены с управляющими одноименными входами ключей, мультиплексора, запоминающих устройств и передатчика цифровой информации, аналоговый вход блока управления подключен к выходу датчика температуры, импульсный вход блока управления предназначен для приема команды «считывания информации» от внешнего устройства.The technical result is ensured by the fact that in a multichannel measuring device of aerodynamic intramodel scales, powered by unipolar direct current, containing N tensometric bridge sensors, two circuits for active compensation of changes in the electrical resistances of communication lines of common points of the vertices of the diagonals of the power supply of these sensors with the power source and the ground bus and each active compensation circuit consists of an operational amplifier and corresponding communication lines of the operational outputs and inputs amplifiers with common points of the vertices of the diagonal power supply of the bridge sensors, while the vertices of the measuring diagonals of the strain gauge bridge sensors are connected to the differential inputs of the corresponding instrumental amplifiers, the outputs of which are connected to the N-channel input of the analog-to-digital converter, and the correcting inputs to the bias voltage source of these output signals instrumental amplifiers, additionally introduced a single-channel analog-to-digital converter, multiplexer, two storage devices A device, an adder, a divider, a digital information transmitter, a control unit, and a temperature sensor, which, together with active compensation circuits, instrumental amplifiers, an N-channel analog-to-digital converter, are located inside the aerodynamic model next to strain gauge bridge sensors, while in the output communication line and the inverse input of the operational amplifier of the first active compensation circuit with peaks of high potential power diagonals of strain gauge bridge sensors two keys are entered, the third key installed between these lines, the fourth key is installed between the common points of the vertices of the power diagonals of strain gauge bridge sensors, the output of the N-channel analog-to-digital converter is connected to the input of the multiplexer, one output of the multiplexer is connected to the digital input of the first storage device, the output of which is connected to the inverse input of the adder, the direct input of the adder is connected to the second output of the multiplexer, the output of the adder is connected to the first input of the divider, the second input of the divider is connected to the output of a single-channel logo-digital converter, the input of which is connected to the voltage source of the bridge load cells, the output of the divider is connected to the digital input of the second storage device, the output of which is connected to the input of the digital information transmitter, the address output of the control unit is connected to the address inputs of the N-channel analog digital converter and two storage devices, the outputs of the signals "record", "read 1", "read 2" of the control unit are respectively connected to the control inputs of the same name keys, multi plexor, storage devices and digital information transmitter, the analog input of the control unit is connected to the output of the temperature sensor, the pulse input of the control unit is designed to receive the command "read information" from an external device.

На фиг. показана структурная схема измерительного устройства внутримодельных аэродинамических весов:In FIG. The structural diagram of the measuring device of the intramodel aerodynamic balance is shown:

1, 2, 3, 4, 5, 6 - тензометрические мостовые датчики;1, 2, 3, 4, 5, 6 - strain gauge bridge sensors;

7, 8, 9, 10 - четыре ключа;7, 8, 9, 10 - four keys;

11 - операционный усилитель первой схемы активной компенсации;11 - operational amplifier of the first active compensation circuit;

12, 13, 14, 15, 16, 17 - инструментальные усилители;12, 13, 14, 15, 16, 17 - instrumental amplifiers;

18 - N-канальный АЦП;18 - N-channel ADC;

19 - мультиплексор;19 - multiplexer;

20 - первое запоминающее устройство;20 - the first storage device;

21 - цифровой сумматор;21 - digital adder;

22 - делитель;22 - a divider;

23 - одноканальный АЦП;23 - single-channel ADC;

24 - второе запоминающее устройство;24 - a second storage device;

25 - передатчик цифровой информации;25 - transmitter of digital information;

26 - датчик температуры;26 - temperature sensor;

27 - блок управления;27 - control unit;

28 - операционный усилитель второй схемы активной компенсации.28 is an operational amplifier of a second active compensation circuit.

Аэродинамические внутримодельные весы в зависимости от числа измеряемых сил и моментов содержат до шести тензометрических мостовых датчиков, следовательно, до шести каналов измерения. Обозначим в общем виде число каналов буквой N для упрощения описания состава и работы многоканального измерительного устройства аэродинамических весов.Depending on the number of measured forces and moments, aerodynamic intramodel scales contain up to six strain gauge bridge sensors, therefore, up to six measurement channels. In general, we denote the number of channels by the letter N to simplify the description of the composition and operation of the multichannel measuring device of aerodynamic weights.

Устройство содержит N тензометрических мостовых датчиков 1-6, две схемы активной компенсации. Первая схема активной компенсации состоит из операционного усилителя 11, трех ключей 8, 9, 10 и линий, их соединяющих. Вторая схема активной компенсации содержит операционный усилитель 28 и линии связи его входов и выхода с шиной «земля» и общей точкой нулевого потенциала диагоналей питания тензометрических мостовых датчиков. Кроме того, в устройство входят: N инструментальных усилителей 12-17, N-канальный АЦП 18, мультиплексор 19, первое запоминающее устройство 20, сумматор 21, делитель 22, одноканальный АЦП 23, второе запоминающее устройство 24, передатчик цифровой информации 25, датчик температуры 26, блок управления 27.The device contains N strain gauge bridge sensors 1-6, two circuits of active compensation. The first active compensation scheme consists of an operational amplifier 11, three keys 8, 9, 10 and lines connecting them. The second active compensation circuit contains an operational amplifier 28 and communication lines of its inputs and outputs with the ground bus and a common point of zero potential of the power diagonals of strain gauge bridge sensors. In addition, the device includes: N instrument amplifiers 12-17, N-channel ADC 18, multiplexer 19, first memory 20, adder 21, divider 22, single-channel ADC 23, second memory 24, digital information transmitter 25, temperature sensor 26, control unit 27.

В первой схеме активной компенсации прямой вход операционного усилителя 11 соединен с положительной клеммой источника питания Un. Выход операционного усилителя 11 и его инверсный вход через два ключа 8, 9 соединены с общей точкой высокого потенциала диагоналей питания всех тензометрических мостовых датчиков 1-6. Общая точка нулевого потенциала диагоналей питания датчиков 1-6 соединена с выходом и прямым входом операционного усилителя 28, инверсный вход которого соединен с шиной «земля», между вершинами диагоналей питания мостового датчика расположен ключ 7. Вершины измерительных диагоналей датчиков 1-6 связаны с дифференциальными входами соответствующих им инструментальных усилителей 12-17. Корректирующий вход каждого инструментального усилителя соединен с источником напряжения смещения Uсм выходного сигнала каждого усилителя. Выходы инструментальных усилителей 12-17 подключены к соответствующим входам N-канального АЦП 18. Выход АЦП 18 соединен с входом мультиплексора 19. Первый выход мультиплексора 19 соединен с входом первого запоминающего устройства 20. Выход устройства 20 подключен к отрицательному входу сумматора 21. Положительный вход сумматора 21 связан с вторым выходом мультиплексора. Выход сумматора 21 соединен с входом делителя 22, другой вход делителя 22 связан с выходом одноканального АЦП 23. Вход АЦП 23 подключен к источнику напряжения питания мостовых датчиков. Выход делителя 22 соединен с входом второго запоминающего устройства 24. Выход устройства 24 связан с входом передатчика цифровой информации 25. Выход датчика температуры 26 соединен с входом блока управления 27. Выходы цифровых адресных сигналов i, блока управления 27 соединены с адресными входами N-канального АЦП 18, запоминающих устройств 20, 24. Командные выходы «запись» (ЗП) и «чтения 1» (ЧТ1) блока управления 27 соединены с управляющими входами ключей 7, 8, 9, 10, мультиплексора 19 и запоминающих устройств 20, 24. Второй управляющий вход второго запоминающего устройства 24 и управляющий вход передатчика 25 предназначены для приема команды управления «чтения 2» (ЧТ2), вырабатываемой блоком управления 27 по приходу внешней команды «считывания».In the first active compensation circuit, the direct input of the operational amplifier 11 is connected to the positive terminal of the power supply Un. The output of the operational amplifier 11 and its inverse input through two keys 8, 9 are connected to a common point of high potential power diagonals of all strain gauge bridge sensors 1-6. The common point of zero potential of the power supply diagonals of sensors 1-6 is connected to the output and direct input of the operational amplifier 28, the inverse input of which is connected to the ground bus, a key 7 is located between the vertices of the power supply diagonals of the bridge sensor. The vertices of the measuring diagonals of sensors 1-6 are connected with differential the inputs of their respective instrumental amplifiers 12-17. The correction input of each instrumentation amplifier is connected to a bias voltage source U cm of the output signal of each amplifier. The outputs of the instrumentation amplifiers 12-17 are connected to the corresponding inputs of the N-channel ADC 18. The output of the ADC 18 is connected to the input of the multiplexer 19. The first output of the multiplexer 19 is connected to the input of the first storage device 20. The output of the device 20 is connected to the negative input of the adder 21. Positive input of the adder 21 is connected to the second output of the multiplexer. The output of the adder 21 is connected to the input of the divider 22, the other input of the divider 22 is connected to the output of the single-channel ADC 23. The input of the ADC 23 is connected to the voltage supply of the bridge sensors. The output of the divider 22 is connected to the input of the second storage device 24. The output of the device 24 is connected to the input of the digital information transmitter 25. The output of the temperature sensor 26 is connected to the input of the control unit 27. The outputs of the digital address signals i, control unit 27 are connected to the address inputs of the N-channel ADC 18, memory devices 20, 24. The command outputs “record” (GP) and “read 1” (CT1) of the control unit 27 are connected to the control inputs of the keys 7, 8, 9, 10, multiplexer 19 and memory devices 20, 24. The second I remember the control input of the second his device 24 and the control input of the transmitter 25 are designed to receive the "reading 2" commands (CHT2) generated by the control unit 27 to the arrival of an external command "read."

Процесс измерения аэродинамических сил и моментов в предлагаемом устройстве производится в два этапа. Переход с одного этапа на другой происходит по командам блока управления 27. На первом этапе для каждого измерительного канала определяют аддитивные составляющие погрешностей при обесточенных тензометрических мостовых датчиках и запоминают их на весь период штатных измерений, на втором этапе проводят штатные измерения и из результатов штатных измерений автоматически исключают посредством вычитания аддитивные составляющие погрешностей. При изменении температуры датчиков на заданную величину процесс определения аддитивных погрешностей повторяют.The process of measuring aerodynamic forces and moments in the proposed device is carried out in two stages. The transition from one stage to another occurs according to the commands of the control unit 27. At the first stage, for each measuring channel, the additive error components are determined for de-energized strain gauge bridge sensors and stored for the entire period of standard measurements, at the second stage, regular measurements are made and from the results of regular measurements automatically by subtracting the additive components of the errors. When the temperature of the sensors changes by a predetermined value, the process of determining the additive errors is repeated.

Работает устройство следующим образом. На этапе определения систематической аддитивной составляющей погрешностей по команде ЗП1 с блока управления 27 ключи 8, 9 размыкаются, ключи 7, 10 замыкаются, мультиплексор 19 соединяет выход АЦП 18 с входом запоминающего устройства 20. Тензометрические мостовые датчики 1-6 обесточиваются, на измерительных диагоналях датчиков 1-6 появляются сигналы аддитивных погрешностей, вызванные, например, паразитными термо-ЭДС, возникающими в точках контакта вершин измерительных диагоналей с медными проводниками, соединяющими эти вершины с дифференциальными входами инструментальных усилителей 12-17, а также токами и напряжениями смещения нуля инструментальных усилителей. Обозначим сигналы аддитивных погрешностей для измерительных цепей датчиков 1-6, Δадi, где i - номер канала измерения. Эти сигналы усиливаются инструментальными усилителями 12-17. На выходах усилителей 12-17 появляются сигналы (Δадi·Kn+Uсм), где Kn - коэффициент усиления n-го усилителя (n=12…17). Эти сигналы приходят на входы АЦП 18 и в соответствии с адресными командами i записываются в ячейки памяти запоминающего устройства 20. После опроса всех мостовых датчиков команда ЗП1 снимается. По команде ЧТ1 начинается второй этап. Ключи 8, 9 замыкаются, ключи 7, 10 размыкаются, мультиплексор 19 соединяет выход АЦП 18 с положительным входом сумматора 21. После произошедших переключений на выходах инструментальных усилителей 12-17 появляются сигналы:The device operates as follows. At the stage of determining the systematic additive component of errors by command ZP1 from control unit 27, the keys 8, 9 open, the keys 7, 10 close, the multiplexer 19 connects the output of the ADC 18 to the input of the storage device 20. Strain gauge bridge sensors 1-6 are de-energized, on the measuring diagonals of the sensors Additive error signals appear, for example, caused by parasitic thermo-EMFs arising at the contact points of the vertices of the measuring diagonals with copper conductors connecting these vertices to the differential E inputs of instrumentation amplifiers 12-17, as well as currents and voltages ZO instrumentation amplifiers. Denote the additive error signals for the measuring circuits of the sensors 1-6, Δ adi , where i is the number of the measurement channel. These signals are amplified by instrumental amplifiers 12-17. At the outputs of amplifiers 12-17, signals appear (Δ adi · K n + U cm ), where K n is the gain of the nth amplifier (n = 12 ... 17). These signals come to the inputs of the ADC 18 and, in accordance with the address commands i, are recorded in the memory cells of the storage device 20. After polling all the bridge sensors, the command ЗП1 is removed. At the command of CT1, the second stage begins. The keys 8, 9 are closed, the keys 7, 10 are opened, the multiplexer 19 connects the output of the ADC 18 with the positive input of the adder 21. After the switching occurs, the signals appear on the outputs of the instrument amplifiers 12-17:

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где Un - напряжение питания мостовых датчиков,where U n is the supply voltage of the bridge sensors,

ΔRi - изменение сопротивления тензорезистора i-го мостового датчика,ΔR i - change in resistance of the strain gauge of the i-th bridge sensor,

Ri - номинальное сопротивление тензорезистора i-го мостового датчика.R i is the nominal resistance of the strain gauge of the i-th bridge sensor.

Т.к. на инверсный вход сумматора 21 с запоминающего устройства 20 при изменении адресов мостовых датчиков поступают сигналы ΔадiKn+Uсм, а на прямой вход с мультиплексора 19 сигналы

Figure 00000002
, то на выходе сумматора 21 формируются сигналы
Figure 00000003
. Эти сигналы на делителе 22 делятся на величину Un и в виде сигналов
Figure 00000004
записываются в ячейки памяти второго запоминающего устройства 24. Записанные сигналы очищены от аддитивных погрешностей и погрешностей, связанных с колебаниями напряжения питания тензометрических мостовых датчиков. Накопление результатов в запоминающем устройстве 24 происходит до конца выполнения штатного режима измерения. Передача из запоминающего устройства 24 во внешнее устройство производится по команде «чтения 2» (ЧТ2), подаваемой из блока управления 27 по внешней инициирующей команде «считывания». При изменении температуры, измеряемой датчиком 26 на приращение, большее допустимой величины, блок управления 27 выдает сигналы на возвращение к выполнению первого этапа.Because the inverse input of the adder 21 from the storage device 20 when changing the addresses of the bridge sensors receives signals Δ adi K n + U cm , and the direct input from the multiplexer 19 signals
Figure 00000002
, then the output of the adder 21 signals are generated
Figure 00000003
. These signals on the divider 22 are divided by the value of U n and in the form of signals
Figure 00000004
are recorded in the memory cells of the second storage device 24. The recorded signals are cleared of additive errors and errors associated with fluctuations in the supply voltage of strain gauge bridge sensors. The accumulation of results in the storage device 24 occurs until the end of the normal measurement mode. Transfer from the storage device 24 to the external device is carried out by the command “read 2” (CT2), supplied from the control unit 27 by an external initiating command “read”. When the temperature measured by the sensor 26 by an increment greater than the permissible value changes, the control unit 27 gives signals to return to the first stage.

Claims (1)

Многоканальное измерительное устройство аэродинамических внутримодельных весов, запитанное однополярным постоянным током, содержащее N тензометрических мостовых датчиков, две схемы активной компенсации изменений электрических сопротивлений линий связи общих точек вершин диагоналей питания указанных датчиков с источником питания и с шиной «земля», причем каждая схема активной компенсации состоит из операционного усилителя и соответствующих линий связи выходов и входов операционных усилителей с общими точками вершин диагоналей питания мостовых датчиков, при этом вершины измерительных диагоналей тензометрических мостовых датчиков подключены к дифференциальным входам соответствующих им инструментальных усилителей, выходы которых подключены к N-канальному входу аналого-цифрового преобразователя, а корректирующие входы - к источнику напряжения смещения выходных сигналов этих инструментальных усилителей, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введены одноканальный аналогово-цифровой преобразователь, мультиплексор, два запоминающих устройства, сумматор, делитель, передатчик цифровой информации, блок управления и датчик температуры, которые совместно со схемами активной компенсации, инструментальными усилителями, N-канальным аналогово-цифровым преобразователем размещены внутри аэродинамической модели рядом с тензометрическими мостовыми датчиками, при этом в линии связи выхода и инверсного входа операционного усилителя первой схемы активной компенсации с вершинами высокого потенциала диагоналей питания тензометрических мостовых датчиков введены два ключа, третий ключ установлен между этими линиями, четвертый ключ установлен между общими точками вершин диагоналей питания тензометрических мостовых датчиков, выход N-канального аналого-цифрового преобразователя подключен к входу мультиплексора, один выход мультиплексора связан с цифровым входом первого запоминающего устройства, выход которого соединен с инверсным входом сумматора, прямой вход сумматора подключен второму выходу мультиплексора, выход сумматора связан с первым входом делителя, второй вход делителя связан с выходом одноканального аналого-цифрового преобразователя, вход которого соединен с источником напряжения питания мостовых тензодатчиков, выход делителя подключен к цифровому входу второго запоминающего устройства, выход которого соединен с входом передатчика цифровой информации, адресный выход блока управления связан с адресными входами N-канального аналогового цифрового преобразователя и двух запоминающих устройств, выходы сигналов «запись», «чтение 1», «чтение 2» блока управления соответственно соединены с управляющими одноименными входами ключей, мультиплексора, запоминающих устройств и передатчика цифровой информации, аналоговый вход блока управления подключен к выходу датчика температуры, импульсный вход блока управления предназначен для приема команды «считывания» от внешнего устройства. A multichannel measuring device of aerodynamic intramodel weights, powered by unipolar direct current, containing N strain gauge bridge sensors, two circuits for actively compensating for changes in the electrical resistances of the communication lines of the common points of the vertices of the power diagonals of these sensors with a power source and a ground bus, each active compensation circuit consists of from the operational amplifier and the corresponding communication lines of the outputs and inputs of the operational amplifiers with common points of the vertices of the diagonals pi bridge sensors, while the vertices of the measuring diagonals of strain gauge bridge sensors are connected to the differential inputs of the corresponding instrumental amplifiers, the outputs of which are connected to the N-channel input of the analog-to-digital converter, and the correcting inputs to the bias voltage source of the output signals of these instrumental amplifiers, characterized in that a single-channel analog-to-digital converter, multiplexer, two storage devices, sums are additionally introduced into the device a torus, a divider, a digital information transmitter, a control unit and a temperature sensor, which, together with active compensation circuits, instrumental amplifiers, an N-channel analog-to-digital converter, are located inside the aerodynamic model next to strain gauge bridge sensors, while in the output and inverse input communication lines of the operational amplifier of the first active compensation circuit with vertices of high potential power diagonals of strain gauge bridge sensors, two keys are entered, the third key is set is connected between these lines, the fourth key is installed between the common points of the vertices of the power diagonals of strain gauge bridge sensors, the output of the N-channel analog-to-digital converter is connected to the input of the multiplexer, one output of the multiplexer is connected to the digital input of the first storage device, the output of which is connected to the inverse input of the adder, the direct input of the adder is connected to the second output of the multiplexer, the output of the adder is connected to the first input of the divider, the second input of the divider is connected to the output of a single-channel analog-digital a new converter, the input of which is connected to a voltage source of bridge strain sensors, the output of the divider is connected to the digital input of a second storage device, the output of which is connected to the input of a digital information transmitter, the address output of the control unit is connected to the address inputs of an N-channel analog digital converter and two memory devices , the outputs of the signals "record", "read 1", "read 2" of the control unit are respectively connected to the control inputs of the same name keys, multiplexer, memory devices and a transmitter of digital information, the analog input of the control unit is connected to the output of the temperature sensor, the pulse input of the control unit is designed to receive a “read” command from an external device.
RU2011120289/28A 2011-05-23 2011-05-23 Multichannel measuring device for aerodynamic intramodel weights RU2469283C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011120289/28A RU2469283C1 (en) 2011-05-23 2011-05-23 Multichannel measuring device for aerodynamic intramodel weights

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011120289/28A RU2469283C1 (en) 2011-05-23 2011-05-23 Multichannel measuring device for aerodynamic intramodel weights

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2469283C1 true RU2469283C1 (en) 2012-12-10

Family

ID=49255816

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011120289/28A RU2469283C1 (en) 2011-05-23 2011-05-23 Multichannel measuring device for aerodynamic intramodel weights

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2469283C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2561829C2 (en) * 2013-08-22 2015-09-10 Акционерное общество "Государственный ракетный центр имени академика В.П. Макеева" (АО "ГРЦ Макеева") Method and device for determination of aircraft aerodynamics
RU2783478C1 (en) * 2022-01-28 2022-11-14 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского (ИПМех РАН) Model for an aerodynamic experiment with an integrated pressure recorder over a wireless communication channel

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2249190C1 (en) * 2003-11-13 2005-03-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственное машиностроительное конструкторское бюро "Радуга" им. А.Я. Березняка" Multichannel strain-measuring device
RU2287796C1 (en) * 2005-04-27 2006-11-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Device for measurement of aerodynamic force vector's components and of moment
RU2324899C2 (en) * 2006-07-10 2008-05-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Method for nonelectrical quantities measurement by means of multiple-point instrumentation system with transfer function monitoring feature, and instrumentation system for implementation thereof
US20080257068A1 (en) * 2007-04-18 2008-10-23 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Wheel, test stand and method for determining aerodynamic characteristics of a test vehicle
US20090129925A1 (en) * 2006-10-31 2009-05-21 Vestas Wind Systems A/S Wind Turbine Blade Load Sensor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2249190C1 (en) * 2003-11-13 2005-03-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственное машиностроительное конструкторское бюро "Радуга" им. А.Я. Березняка" Multichannel strain-measuring device
RU2287796C1 (en) * 2005-04-27 2006-11-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Device for measurement of aerodynamic force vector's components and of moment
RU2324899C2 (en) * 2006-07-10 2008-05-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Method for nonelectrical quantities measurement by means of multiple-point instrumentation system with transfer function monitoring feature, and instrumentation system for implementation thereof
US20090129925A1 (en) * 2006-10-31 2009-05-21 Vestas Wind Systems A/S Wind Turbine Blade Load Sensor
US20080257068A1 (en) * 2007-04-18 2008-10-23 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Wheel, test stand and method for determining aerodynamic characteristics of a test vehicle

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2561829C2 (en) * 2013-08-22 2015-09-10 Акционерное общество "Государственный ракетный центр имени академика В.П. Макеева" (АО "ГРЦ Макеева") Method and device for determination of aircraft aerodynamics
RU2783478C1 (en) * 2022-01-28 2022-11-14 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского (ИПМех РАН) Model for an aerodynamic experiment with an integrated pressure recorder over a wireless communication channel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
GB2530359A (en) Error measurement and calibration of analog to digital converters
CN106685421B (en) Analog signal acquisition method and device
CN102749520A (en) Multichannel high-precision thermal resistance breadboard based on extensions for instrumentation (PXI) bus
CN210123318U (en) Strain measurement circuit based on strain gauge
CN101432630B (en) Power applying circuit and testing apparatus
RU2469283C1 (en) Multichannel measuring device for aerodynamic intramodel weights
US8835779B2 (en) Coordinated ratiometric compensation for high-precision load-cells
CN104236448A (en) Calibration method of electronic standard simulation dependent variable calibrator
RU2292051C2 (en) Transformer of resistive sensors' changing resistance into electric signal
CN102478422A (en) Zero drift simulation calibrating method and device thereof
CN102594276B (en) Gain calibration system for instrument amplifier and gain calibration method
RU2417349C1 (en) Procedure for measurement of relative deformations of structures with multi-pointed tensometric measuring system
CN116338480A (en) Battery voltage sampling system and compensation method for eliminating common-mode voltage error
CN102759647B (en) Converter for meters
CN210835059U (en) nA-level current measuring system for test equipment
SU1739212A2 (en) Temperature measuring device
RU2477865C2 (en) Measuring device
RU2731033C1 (en) Bridge-type pressure transducer
Ma et al. Differential difference amplifier based parametric measurement unit with digital calibration
CN215338567U (en) Weighing circuit for no-object self-adaptive calibration
Yang et al. High-precision resistance calibrator error analysis and error distribution technology research
CN219738060U (en) uA level high-precision constant current source system
CN117572321B (en) Voltage ratio overscan self-calibration method, computer device and storage medium
RU2549255C1 (en) Digital temperature meter
RU195981U1 (en) DIGITAL ANGLE CONVERTER WITH SELF-CONTROL

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130524

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20150610

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170524

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20180118