RU2576350C1 - Multi-point frequency method of mass and deformations measurement - Google Patents
Multi-point frequency method of mass and deformations measurement Download PDFInfo
- Publication number
- RU2576350C1 RU2576350C1 RU2014149833/28A RU2014149833A RU2576350C1 RU 2576350 C1 RU2576350 C1 RU 2576350C1 RU 2014149833/28 A RU2014149833/28 A RU 2014149833/28A RU 2014149833 A RU2014149833 A RU 2014149833A RU 2576350 C1 RU2576350 C1 RU 2576350C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- strain
- measurement
- strain gauges
- mass
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электронной весоизмерительной техники и может быть использовано в различных отраслях промышленности и транспорта для быстрого и высокоточного определения массы транспортного средства с сыпучими и наливными грузами при погрузке или выгрузке, перемещении грузов различного рода подъемными механизмами и одновременном их взвешивании, например, крановыми, монорельсовыми и другими весами, измерения сил и давлений, а также для исследования физических свойств материалов, деформаций и напряжений в деталях и конструкциях.The invention relates to the field of electronic weighing equipment and can be used in various industries and vehicles for fast and high-precision determination of the mass of a vehicle with bulk and liquid cargo when loading or unloading, moving goods of various kinds by lifting mechanisms and at the same time weighing them, for example, crane monorail and other scales, measuring forces and pressures, as well as to study the physical properties of materials, deformations and stresses in parts and instructions.
Известен способ измерения веса и деформаций с использованием от одного до четырех тензорезисторов в измерительных цепях в виде мостов уравновешивания или квазиуравновешивания (Левшина Е.С., Новицкий П.В. Электрические измерения физических величин. - Л.: Энергоатомиздат. 1983. - С. 102-107).A known method of measuring weight and strain using from one to four strain gauges in the measuring circuit in the form of balancing bridges or quasi-balancing (Levshina ES, Novitsky PV Electrical measurements of physical quantities. - L .: Energoatomizdat. 1983. - S. 102-107).
Недостатками подобного способа измерения являются малый уровень амплитудного выходного сигнала, составляющего не более 10-50 мВ, что усложняет дистанционные измерения, сложность схемы в случае одновременного измерения во многих точках протяженного объекта.The disadvantages of this method of measurement are the low level of the amplitude output signal of not more than 10-50 mV, which complicates remote measurements, the complexity of the circuit in the case of simultaneous measurement at many points of an extended object.
Известно устройство, реализующее способ многоопорного взвешивания (патент РФ №121570, G01L 25/00, опубл. 27.10.2012), в котором размещают многокомпонентные тензорезисторные датчики веса, каждый из которых содержит основной мост тензорезисторов для измерения силы и по два дополнительных моста тензорезисторов, измеряющих моменты сил, приложенных к их силовводящим и опорным узлам на эталонной силовоспроизводящей установке, и судят об измеряемом весе по сумме сигналов основных мостов тензорезисторов всех датчиков, контролируя при этом сигналы дополнительных мостов тензорезисторов. Измерение сигналов дополнительных мостов тензорезисторов позволяет контролировать правильность ориентации многокомпонентных датчиков веса на эталонной силовоспроизводящей машине.A device is known that implements the multi-support weighing method (RF patent No. 121570, G01L 25/00, publ. 10/27/2012), in which multicomponent strain gages are placed, each of which contains a main bridge of strain gages for measuring force and two additional bridge of strain gages, measuring the moments of forces applied to their power leading and supporting nodes on a standard power reproducing installation, and judge the measured weight by the sum of the signals of the main bridges of the strain gages of all sensors, while monitoring the signals strain gauge bridge-negative. Measuring the signals of additional strain gages bridges allows you to control the correct orientation of multicomponent weight sensors on a reference force-reproducing machine.
Недостатками применения этого устройства и реализуемого им способа являются малая мощность выходного сигнала и влияние малозаметных дестабилизирующих факторов (просадки и наклона фундамента и платформы) на погрешность измерения.The disadvantages of using this device and the method it implements are the low power of the output signal and the effect of subtle destabilizing factors (subsidence and inclination of the foundation and platform) on the measurement error.
Известен способ многоопорного взвешивания (патент РФ №2518097, G01G 1/00, опубл. 10.06.2014), состоящий в том, что на эталонной силовоспроизводящей установке нагружают многокомпонентные тензорезисторные датчики веса, каждый из которых содержит основной мост тензорезисторов, предназначенный для измерения веса, и дополнительные мосты тензорезисторов, предназначенные для измерения механических влияющих величин. При этом нагружении измеряют сигналы основных и дополнительных мостов тензорезисторов каждого датчика веса, определяют характеристики преобразования основных и дополнительных мостов тензорезисторов, для каждого многокомпонентного тензорезисторного датчика веса определяют функции влияния сигналов дополнительных мостов тензорезисторов на погрешность преобразования основного моста тензорезисторов, и предельно допускаемые значения сигналов дополнительных мостов тензорезисторов, при которых погрешность сигнала основного моста тензорезисторов данного многокомпонентного тензорезисторного датчика веса не выходит за допускаемые пределы. На месте эксплуатации судят об измеряемом весе по сумме сигналов основных мостов тензорезисторов всех многокомпонентных тензорезисторных датчиков веса при определенном заранее условии предельно допускаемого значения сигнала дополнительного моста тензорезисторов, при которых погрешность сигнала основного моста тензорезисторов данного многокомпонентного тензорезисторного датчика веса не выходит за допускаемые пределы.A known method of multi-support weighing (RF patent No. 2518097,
Недостатком данного способа является использование большого количества дополнительных многокомпонентных тензорезисторных датчиков и мостов тензорезисторов, а также малая мощность выходного информативного сигнала.The disadvantage of this method is the use of a large number of additional multicomponent strain gauge sensors and strain gauge bridges, as well as the low power of the output informative signal.
Известен способ взвешивания на вагонных электронных весах для оценки безопасности движения вагонов с сыпучими грузами (патент РФ №230084, G01G 19/04, от 15.12.2005, опубл. 27.05.2007). Способ заключается во взвешивании движущегося вагона с учетом измерения масс брутто левой и правой сторон вагона. Путем суммирования определяют массу брутто вагона. Измерение разности масс загрузки боковых сторон вагона получают как сумму соответствующих разностей двух тележек вагона по левой и правой сторонам. Дополнительно определяют расчетным путем по предельному значению поперечного смещения центра массы груза "а" от продольной оси эти же массы брутто, распределенные по левой и правой сторонам двух тележек вагона. Затем вычисляют разность масс в загрузке боковых сторон вагона путем вычитания из массы брутто, распределенной по левой стороне двух тележек, массу брутто, распределенную по правой стороне двух тележек. Сравнивают полученную расчетным путем разность масс загрузки левой и правой сторон вагона с разностью масс, измеренной на весах.A known method of weighing on a wagon electronic scale to assess the safety of movement of wagons with bulk cargo (RF patent No. 230084, G01G 19/04, dated 15.12.2005, publ. 27.05.2007). The method consists in weighing a moving car, taking into account the gross mass measurement of the left and right sides of the car. By summing, the gross weight of the wagon is determined. The measurement of the mass difference of the loading of the sides of the car is obtained as the sum of the corresponding differences of the two carriages on the left and right sides. Additionally determined by calculation by the limit value of the transverse displacement of the center of mass of the load "a" from the longitudinal axis, the same gross masses distributed on the left and right sides of the two wagon trolleys. Then, the mass difference in the loading of the sides of the wagon is calculated by subtracting from the gross mass distributed on the left side of the two bogies, the gross mass distributed on the right side of the two bogies. The calculated mass difference between the loading masses of the left and right sides of the car is compared with the mass difference measured on the balance.
Недостатком данного способа является использование большого количества мостов тензорезисторов, малая мощность выходного информативного сигнала и необходимость ручных вычислений.The disadvantage of this method is the use of a large number of bridges of strain gages, low power output of the informative signal and the need for manual calculations.
Известен также способ использования цепочечных схем с полупроводниковыми тензорезисторами для повышения уровня амплитудного информативного сигнала (Рахманов В.Ф., Трухачев Б.С. Цепочечные схемы с тензорезисторами // Измерительная техника. - 1970. - №9. - С. 52-54; Драгунов В.П. Анализ характеристик многоэлементных тензопреобразователей // Электронное приборостроение. Новосибирск, НЭТИ. - 1992. - С. 131-139).There is also a method of using chain circuits with semiconductor strain gauges to increase the level of the amplitude informative signal (Rakhmanov V.F., Trukhachev B.S. Chain circuits with strain gauges // Measuring equipment. - 1970. - No. 9. - P. 52-54; Dragunov V.P. Analysis of the characteristics of multi-element strain transducers // Electronic Instrument Making. Novosibirsk, NETI. - 1992. - P. 131-139).
Недостатками этого способа являются ограниченная область использования цепных схем из тензорезисторов лишь в локальных зонах измерения, низкая помехоустойчивость амплитудного информативного сигнала и сложность усреднения результатов измерений.The disadvantages of this method are the limited scope of using circuitry from strain gages only in local measurement zones, low noise immunity of the amplitude informative signal and the difficulty of averaging the measurement results.
Наиболее близким по технической сущности является способ преобразования разбаланса тензомоста в частоту импульсов с помощью интегратора на операционном усилителе и компаратора, зависящую от изменения сопротивлений тензорезистора, реализованный в преобразователе сигнала разбаланса тензомоста в выходную частоту f (А.С. СССР №828406, МКИ H03K 13/20, опубл. 07.05.81. Бюл. №17), которая определяется по формулеThe closest in technical essence is the method of converting the strain gage imbalance to the pulse frequency using an integrator on an operational amplifier and a comparator, depending on the change in the resistance of the strain gage, implemented in the converter of the strain gage unbalance signal to the output frequency f (AS USSR No. 828406, MKI H03K 13 / 20, publ. 07.05.81. Bull. No. 17), which is determined by the formula
где εR - относительное изменение сопротивлений тензомоста от воздействия измеряемого давления;where ε R is the relative change in the resistance of the strain bridge from the effects of the measured pressure;
RИ - сопротивление интегратора, которое включает в себя выходное сопротивление тензометрического моста и сопротивление кабельной линии;R And - the resistance of the integrator, which includes the output resistance of the strain gauge bridge and the resistance of the cable line;
СД - емкость дозирующего конденсатора.With D is the capacity of the metering capacitor.
Недостатками способа, реализуемого устройством, содержащим тензорезисторный датчик давления и частотный преобразователь сигнала с выхода тензомоста датчика, являются низкая точность при изменении сопротивлений тензорезисторов с изменением температуры разогрева тензомоста и работа преобразователя только при разбалансе тензомоста в одну сторону, а при нулевом разбалансе выходная частота преобразователя равна нулю.The disadvantages of the method implemented by the device containing the strain gauge pressure sensor and the frequency converter of the signal from the output of the strain gauge bridge are low accuracy when the resistance of the strain gages changes with the temperature of the heating of the strain gage and the converter operates only when the strain gage is unbalanced in one direction, and at zero imbalance the output frequency of the converter is to zero.
Задачей заявляемого изобретения является осуществление измерения массы и деформаций как на малых, так и значительных площадях и протяженных участках исследуемых объектов с использованием необходимого количества тензорезисторов, усреднение показаний без дополнительных вычислительных устройств, устранение влияния нестабильности напряжения питания измерительной схемы, просадки, наклона фундамента и платформы весов, а также смещения центра масс грузов на погрешность измерения, повышение помехоустойчивости информативного сигнала с возможностью его дистанционной передачи по двухпроводной линии связи.The objective of the invention is the measurement of mass and deformations both on small and large areas and extended sections of the studied objects using the required number of strain gages, averaging readings without additional computing devices, eliminating the influence of instability of the supply voltage of the measuring circuit, drawdown, slope of the foundation and platform scales as well as the displacement of the center of mass of the cargo by measurement error, increasing the noise immunity of the informative signal from the possibility of its remote transmission over a two-wire communication line.
Технический результат - усреднение частоты без дополнительных вычислительных устройств, устранение влияния нестабильности напряжения питания на выходную частоту и необходимости увеличения напряжения питания тензорезисторов для повышения уровня выходного сигнала, вызывающего дополнительные погрешности от их разогрева.The technical result is averaging the frequency without additional computing devices, eliminating the influence of instability of the supply voltage on the output frequency and the need to increase the supply voltage of the strain gauges to increase the level of the output signal, causing additional errors from their heating.
Поставленная задача решается способом измерения массы и деформаций путем измерения частоты генератора, зависящей от параметров тензорезисторов, которые согласно изобретению располагают в контрольных точках по площади или участку исследуемого объекта и соединяют с внешними конденсаторами фазирующей RC-цепочки, образующей совместно с усилителем генератор, соединенный через функциональный преобразователь частота-код с цифровым индикатором.The problem is solved by the method of measuring mass and strain by measuring the frequency of the generator, which depends on the parameters of the strain gages, which according to the invention are located at control points over the area or area of the test object and connected to external capacitors of the phasing RC circuit, forming together with the amplifier a generator connected via a functional frequency-code converter with digital display.
Сущность способа поясняется чертежами, где:The essence of the method is illustrated by drawings, where:
- на фиг. 1 представлен преобразователь цепной структуры;- in FIG. 1 shows a chain structure converter;
- на фиг. 2 - принципиальная схема фазирующей цепочки;- in FIG. 2 is a schematic diagram of a phasing chain;
- на фиг. 3 - принципиальная схема фазирующей цепочки с одним тензорезистором;- in FIG. 3 is a schematic diagram of a phasing chain with one strain gauge;
- на фиг. 4 - схема измерения с использованием тензорезисторов в качестве элементов фазирующей цепочки RC-генератора.- in FIG. 4 is a measurement diagram using strain gages as elements of a phasing chain of an RC generator.
Способ реализуется использованием тензорезисторов, расположенных в контрольных точках по объекту и образующих вместе с внешними конденсаторами фазирующую RC-цепочку генератора гармонических колебаний, частота которого зависит от массы или деформации объекта.The method is implemented using strain gages located at control points along the object and forming, together with external capacitors, a phasing RC chain of a harmonic oscillation generator, the frequency of which depends on the mass or deformation of the object.
Известные традиционные методы исследования не позволяют получать аналитические выражения, связывающие измеряемый параметр с частотой генерации, зависящей от одновременного индивидуального изменения параметров нескольких (более четырех) тензорезисторов, и тем самым решить актуальную проблему.Known traditional research methods do not allow obtaining analytical expressions that relate the measured parameter to the generation frequency, which depends on the simultaneous individual change of the parameters of several (more than four) strain gages, and thereby solve the actual problem.
Использование метода функций преобразования (ФП) позволило эффективно решить эту сложную задачу (см. Гулин А.И. Диагностика измерительных преобразователей и устройств связи с неоднородной цепной структурой // Контроль. Диагностика. 2010. №11. С. 69-72).Using the method of transformation functions (FP) allowed us to effectively solve this complex problem (see Gulin A.I. Diagnostics of measuring transducers and communication devices with an inhomogeneous chain structure // Control. Diagnostics. 2010. No. 11. P. 69-72).
ФП Kn преобразователя цепной структуры (Фиг. 1) (формально, обратная величина традиционного коэффициента передачи), являющаяся отношением входной активной величины U0 к выходной Bn (напряжение Un или ток In), описывается выражением при четном числе плеч nFP K n of the converter of the chain structure (Fig. 1) (formally, the reciprocal of the traditional transfer coefficient), which is the ratio of the input active quantity U 0 to the output B n (voltage U n or current I n ), is described by the expression for an even number of arms n
где i=2b-1;where i = 2b-1;
b=1, 2, 3, …, 0,5n,b = 1, 2, 3, ..., 0.5n,
а для цепных структур (ЦС) с нечетным числом плеч nand for chain structures (CS) with an odd number of shoulders n
где b=1, 2, 3, …, 0,5(n+1) для ЦС с нечетным числом плеч n.where b = 1, 2, 3, ..., 0.5 (n + 1) for a CA with an odd number of shoulders n.
Соотношения (1) и (2) приводят к рекуррентной формуле для вычисления ФПRelations (1) and (2) lead to a recurrence formula for calculating the phase transition
где Ti иммитанс i-го плеча (сопротивление Z для нечетных i и проводимость Y для четных i).where T i is the immitance of the ith shoulder (resistance Z for odd i and conductivity Y for even i).
Начальными условиями алгоритма вычисления Kn являются значения K0=1 при n=0 и K1=T1 при n=1.The initial conditions of the calculation algorithm K n are the values K 0 = 1 for n = 0 and K 1 = T 1 for n = 1.
Рекомендуемая электрическая схема RC-фазирующей цепочки (ФЦ), представлена на Фиг. 2. Следовательно, необходимое минимальное число тензорезисторов для создания ФЦ должно быть не менее двух. В статье (см. Гулин А.И. Проектирование многозвенных RC-генераторов // Изв. вузов «Приборостроение» 2012. Т. 15. №1 (41). С. 14-118) представлены всевозможные схемы ФЦ, которые могут быть использованы для построения различных схем измерительных генераторов При больших площадях и протяженных участках контролируемого объекта число тензорезисторов увеличивают до необходимого количества (нескольких сот), располагая их в необходимых точках контроля. Рассмотрим в качестве примера шестиплечую ФЦ из трех конденсаторов и трех тензорезисторов.The recommended circuitry of the RC phasing chain (FC) is shown in FIG. 2. Therefore, the required minimum number of strain gages to create a FC should be at least two. The article (see Gulin A.I. Designing multi-link RC generators // Izv. Universities "Instrument Making" 2012. V. 15. No. 1 (41). P. 14-118) presents all sorts of FC schemes that can be used for constructing various schemes of measuring generators With large areas and extended sections of the controlled object, the number of strain gages is increased to the required number (several hundred), placing them at the necessary control points. Consider, as an example, a six-arm FC consisting of three capacitors and three strain gauges.
Выражение ФП шестиплечей ФЦ согласно (1) будетThe expression of the AF of the six-armed FC according to (1) will be
Для ФЦ (Фиг. 2), когда Z1=Z3=Z5=1/jωС, a Y2=Y4=Y6=1/R ФП будет равна For FC (Fig. 2), when Z 1 = Z 3 = Z 5 = 1 / jωС, and Y 2 = Y 4 = Y 6 = 1 / R, the FP will be equal to
В составляющих действительной и мнимой части ФП имеет видIn the components of the real and imaginary parts, the phase transition has the form
K6=ReK6+ImK6,K 6 = 6 + ImK ReK 6,
Условием возникновения колебаний при использовании ФЦ являетсяThe condition for oscillations when using FC is
где KАП - ФП активного преобразователя (усилителя);where K AP - FP active converter (amplifier);
KФЦ - ФП фазирующей цепочки.K FC - FP phasing chain.
Т.к. ФП усилителя является вещественной, то для выполнения условия (6) необходимо, чтобы ФП ЦС KФЦ на частоте самовозбуждения была тоже вещественной. При этом обе ФП могут иметь одновременно либо положительные, либо отрицательные значения, т.е. ФЦ в зависимости от вида активного преобразователя должна осуществлять сдвиг фазы на четное или нечетное число πi радиан, где i=1, 2, 3 … - натуральный ряд чисел.Because OP amplifier is real, then the condition (6) requires that FP CA K FC on self-excitation frequency was too real. In this case, both phase transitions can simultaneously have either positive or negative values, i.e. FC, depending on the type of active converter, must carry out a phase shift by an even or odd number πi radians, where i = 1, 2, 3 ... is a natural series of numbers.
Рассмотрим вопрос определения частоты квазирезонанса шестиплечей ФЦ (Фиг. 2), составленной из тензорезисторов с сопротивлением P и конденсаторов емкостью C, осуществляющей поворот фазы на 180°, которая наиболее часто используется при построении генераторов на однокаскадных усилителях. Частота квазирезонанса определяется из мнимой части ФП фазирующего четырехполюсника (ФЦ) при обращении ее в ноль, т.е.Consider the question of determining the frequency of the quasi-resonance of the six-arm FC (Fig. 2), composed of strain gauges with resistance P and capacitors with a capacitance C that rotates the phase by 180 °, which is most often used when constructing generators with single-stage amplifiers. The frequency of the quasi-resonance is determined from the imaginary part of the phase transition phasing quadripole (FC) when it vanishes, i.e.
Приравняв к нулю мнимую часть ФП (условие квазирезонанса) выражения (5), получим формулу для искомой частоты ω0 шестиплечей ФЦEquating the imaginary part of the phase transition (quasi-resonance condition) of expression (5) to zero, we obtain the formula for the desired frequency ω 0 of the six-arm FC
откуда where from
Определим действительную часть ФП ReK6 ФЦ на частоте квазирезонанса ω0 из выражения (5)We determine the real part of the phase transition ReK 6 FC at the frequency of quasi-resonance ω 0 from expression (5)
а, подставив значение частоты квазирезонанса из (8), определимa, substituting the value of the frequency of quasi-resonance from (8), we define
ReK6=-29.ReK 6 = -29.
ФЦ ослабляет уровень сигнала в 29 раз, а знак минус подтверждает поворот фазы на 180°. Следовательно, KАП - ФП активного преобразователя (коэффициент усиления) должна превышать более чем в 29 раз.FC attenuates the signal level by 29 times, and a minus sign confirms a phase rotation of 180 °. Therefore, K AP - AF of the active transducer (gain) should exceed more than 29 times.
Необходимо отметить, что ФП Kn ФЦ на частотах квазирезонанса с увеличением числа плеч n от шести до бесконечности уменьшается и стремится от K6=-29 до Kn=-11,6, т.е. It should be noted that the phase transition K n FC at the frequencies of quasi-resonance with increasing number of arms n from six to infinity decreases and tends from K 6 = -29 to Kn = -11.6, i.e.
Расчеты по вычислению частот квазирезонансов для произвольного количества тензорезисторов n/2 сводятся, как оказалось, к определению коэффициента kn выраженияCalculations for calculating the frequencies of quasi-resonances for an arbitrary number of strain gauges n / 2 are reduced, as it turned out, to determining the coefficient k n of the expression
В результате аналитического анализа впервые получена формула, определяющая коэффициент kn для ФЦ при любом количестве тензорезисторов из уравнений видаAs a result of analytical analysis, a formula was first obtained that determines the coefficient k n for the FC for any number of strain gages from equations of the form
где p=0,25n-1 - для четных 0,5n;where p = 0.25n-1 - for even 0.5n;
p=0,25(n+2)-1 - для нечетных 0,5n.p = 0.25 (n + 2) -1 - for odd 0.5n.
Например, для десятиплечей (пятизвенной) ФЦ уравнение (9) имеет вид 15k-28k3+k5=0, решение которого дает следующие значения k:For example, for ten-arm (five-link) FC equation (9) has the form 15k-28k 3 + k 5 = 0, the solution of which gives the following values of k:
k1,2=±23/32; k3,4=±167/32; k5=0.k 1,2 = ± 23/32; k 3.4 = ± 167/32; k 5 = 0.
Из всех вещественных положительных корней уравнения (9) необходимо использовать наименьшее значение k=23/32, так как использование других значений, удовлетворяющих (9), приведет к сдвигу фаз на 2π радиан и более.Of all the real positive roots of equation (9), it is necessary to use the smallest value k = 23/32, since the use of other values satisfying (9) will lead to a phase shift of 2π radians or more.
Когда необходимо использовать один или два тензорезистора, применяют пятиплечую ФЦ (Фиг. 3). Частота квазирезонанса подобной ФЦ, состоящих из нечетного числа плеч определяются выражениемWhen it is necessary to use one or two strain gauges, a five-arm FC is used (Fig. 3). The frequency of quasi-resonance of a similar FC consisting of an odd number of shoulders is determined by the expression
где коэффициент hn также зависит от числа плеч ФЦ и определяется из уравненияwhere the coefficient h n also depends on the number of arms of the FC and is determined from the equation
где - число сочетаний из 0,5(n+1)+2i элементов по 1+4i элемента;Where - the number of combinations of 0.5 (n + 1) + 2i elements of 1 + 4i elements;
m=0,25(n+1)-1 - для четных 0,5(n+1);m = 0.25 (n + 1) -1 - for even 0.5 (n + 1);
m=0,25(n-1) - для нечетных 0,5(n+1).m = 0.25 (n-1) - for odd 0.5 (n + 1).
Для пятиплечей ФЦ коэффициент
При необходимости использования лишь одного тензорезистора в ФЦ заменяют один из тензорезисторов P на активное сопротивление R (Фиг. 3). Тогда частота квазирезонанса описывается выражениемIf it is necessary to use only one strain gage in the FC, replace one of the strain gages P with an active resistance R (Fig. 3). Then the frequency of quasi-resonance is described by the expression
Для расчета более сложных ФЦ можно воспользоваться программой (см., Гулин А.И., Сухинец Ж.А. и др. Расчет частоты квазирезонанса и коэффициента передачи многозвенных RC-структур // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2003611147 / 16.05.2003. Роспатент. Москва. 2003).To calculate more complex FCs, you can use the program (see, Gulin A.I., Sukhinets Zh.A. et al. Calculation of the quasi-resonance frequency and transmission coefficient of multi-link RC structures // Certificate of official registration of a computer program No. 2003611147 / 16.05. 2003. Rospatent. Moscow. 2003).
Многоточечный частотный способ измерения массы и деформаций с быстродействующим усреднением показаний (Фиг. 4) на протяженном объекте или объекте большой площади содержит тензорезисторы 1, составляющие с внешними конденсаторами элементы фазирующей цепочки 2 для образования совместно с усилителем 3 генератор 4, соединенный через функциональный преобразователь частота-код 5 с цифровым индикатором 6.A multi-point frequency method for measuring mass and strains with fast averaging of readings (Fig. 4) on an extended object or a large-area object contains
Измерение массы или деформаций на объекте осуществляется следующим образом. Однотипные тензорезисторы (тензодатчики) 1 размещают в контролируемых точках объекта, соединяют с внешними конденсаторами для образования фазирующей цепочки 2, составляющей совместно с усилителем 3 генератор 4, который соединяют через функциональный преобразователь частота-код 5 с цифровым индикатором 6. При изменениях массы и деформаций контролируемого объекта меняются значения сопротивлений тензорезисторов, образующих фазирующую цепочку 2 генератора 4. В соответствии с величинами этих сопротивлений устанавливается частота генератора 4, которая преобразуется функциональным преобразователем частота-код 5 и индицируется на цифровом индикаторе 6 в соответствующих единицах измерения.The measurement of mass or deformation at the object is as follows. The same type of strain gages (strain gauges) 1 are placed at the controlled points of the object, connected to external capacitors to form a
Итак, заявляемое изобретение позволяет частотным способом непрерывно измерять массу и деформацию объекта с использованием двухпроводной линии связи и однотипных стандартных тензорезисторов (тензодатчиков) с усреднением показаний без дополнительных вычислительных операций, что обеспечивает высокую надежность и помехоустойчивость способа.So, the claimed invention allows a frequency method to continuously measure the mass and deformation of an object using a two-wire communication line and the same standard strain gages (strain gauges) with averaging readings without additional computational operations, which ensures high reliability and noise immunity of the method.
Кроме того, такой способ устраняет влияние нестабильности напряжения питания измерительной схемы, просадки, наклона фундамента и платформы весов, а также смещения центра масс грузов на погрешность измерения, т.к. при наклоне платформы, участков рельсового пути или смещении центра масс груза увеличение сопротивлений одних тензорезисторов будет соответствовать уменьшению сопротивлений - других, при этом выходная частота генератора, а следовательно, результат измерения не изменятся.In addition, this method eliminates the influence of instability of the supply voltage of the measuring circuit, subsidence, the slope of the foundation and platform of the scale, as well as the displacement of the center of mass of the cargo on the measurement error, when the platform, sections of the rail track are tilted or the center of mass of the load is shifted, an increase in the resistance of some strain gages will correspond to a decrease in the resistance of the others, while the output frequency of the generator, and therefore the measurement result, will not change.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014149833/28A RU2576350C1 (en) | 2014-12-09 | 2014-12-09 | Multi-point frequency method of mass and deformations measurement |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014149833/28A RU2576350C1 (en) | 2014-12-09 | 2014-12-09 | Multi-point frequency method of mass and deformations measurement |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2576350C1 true RU2576350C1 (en) | 2016-02-27 |
Family
ID=55435784
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014149833/28A RU2576350C1 (en) | 2014-12-09 | 2014-12-09 | Multi-point frequency method of mass and deformations measurement |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2576350C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112685741A (en) * | 2020-08-07 | 2021-04-20 | 国网河北省电力有限公司信息通信分公司 | Static measurement method of trusted computing platform with parallel computing and protection in smart grid environment |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3670833A (en) * | 1970-08-25 | 1972-06-20 | Yawata Iron & Steel Co | Method for measuring a weighing load rapidly |
US4212361A (en) * | 1978-02-24 | 1980-07-15 | Mettler Instruments Ag | Electrical scale with improved immunity to environmental disturbances |
SU828097A1 (en) * | 1979-06-19 | 1981-05-07 | Пензенский Политехнический Институт | Integrating converter of strain gauge bridge un balance to pulse repeitition frequency |
SU1571408A1 (en) * | 1987-06-19 | 1990-06-15 | Днепропетровский горный институт им.Артема | Arrangement for weighing moving objects |
RU2495390C1 (en) * | 2012-04-12 | 2013-10-10 | Артур Игоревич Гулин | Measuring temperature of average temperature of non-homogeneous medium, and device for its implementation |
-
2014
- 2014-12-09 RU RU2014149833/28A patent/RU2576350C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3670833A (en) * | 1970-08-25 | 1972-06-20 | Yawata Iron & Steel Co | Method for measuring a weighing load rapidly |
US4212361A (en) * | 1978-02-24 | 1980-07-15 | Mettler Instruments Ag | Electrical scale with improved immunity to environmental disturbances |
SU828097A1 (en) * | 1979-06-19 | 1981-05-07 | Пензенский Политехнический Институт | Integrating converter of strain gauge bridge un balance to pulse repeitition frequency |
SU1571408A1 (en) * | 1987-06-19 | 1990-06-15 | Днепропетровский горный институт им.Артема | Arrangement for weighing moving objects |
RU2495390C1 (en) * | 2012-04-12 | 2013-10-10 | Артур Игоревич Гулин | Measuring temperature of average temperature of non-homogeneous medium, and device for its implementation |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112685741A (en) * | 2020-08-07 | 2021-04-20 | 国网河北省电力有限公司信息通信分公司 | Static measurement method of trusted computing platform with parallel computing and protection in smart grid environment |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107314838B (en) | Force measuring wheel set for measuring axle load spectrum | |
Huang et al. | Nonintrusive pressure measurement with capacitance method based on FLANN | |
RU2576350C1 (en) | Multi-point frequency method of mass and deformations measurement | |
RU2495390C1 (en) | Measuring temperature of average temperature of non-homogeneous medium, and device for its implementation | |
KR100919478B1 (en) | Load measuring transducer using induced voltage for overcoming eccentric error and load measurement system using the same | |
Kalita et al. | Design and uncertainty evaluation of a strain measurement system | |
RU2562273C2 (en) | Test bench for measurement of mass-inertia characteristics of item | |
RU2643170C1 (en) | Device for measuring disbalance of rotors | |
CN205049217U (en) | Tripod balance | |
RU2262668C2 (en) | Device for measuring level of dielectric matter | |
Sukhinets et al. | Smart dynamic weighing system | |
RU2584341C1 (en) | Multipoint frequency device for measuring pressure, weight and deformations | |
RU2397454C1 (en) | Device for measuring level of dielectric substance | |
CN104634436B (en) | Weighing table-free static rail balance point error correcting method | |
RU2260809C2 (en) | Method for determination of two-terminal network parameters | |
Kheiralla et al. | Design and development and calibration ofan on-board weighing system for an industrial wheel loader | |
RU2562445C2 (en) | Test bench for measurement of stato-dynamic characteristics of physical objects | |
RU148259U1 (en) | TENZOMETRIC DYNAMOMETER | |
RU2518097C1 (en) | Method of multisupport weighing | |
RU2491517C1 (en) | Method to measure liquid level in case of reservoir position change and device for its realisation | |
Sukhinets et al. | Frequency technique for mass and strain measurements | |
RU19032U1 (en) | DEVICE FOR MONITORING THE LOAD OF THE ELEVATOR CAB | |
CN105091950B (en) | Temperature, thing position integrative detection instrument | |
RU2145700C1 (en) | Load-receiving device of balance | |
RU2383990C2 (en) | Digital filter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161210 |