SU1272100A1 - Тензометрическое устройство - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  деформаций вращающихс  объектов. Целью изобретени   вл етс  повьшение точности измерений за счет получени  более линейной выходной характеристики. Нелинейность выходной характеристики тензометрического устройства составл ет 0,3%. Дл  преобразовани  сигнала с тензорезисторов I и 2 во временной интервал служат введенные в устройство конденсатор 8 и компаратор 9. Генератор 12 тактовых импульсов и реверсивный счетчик I1 позвол ют измер ть этот интервал с высокой точностью. Счетчик 10 циклов повышает разрешающую способность устройства. Буферный регистр 16 фиксирует результаты измерений, формирователь 14 импульсов, лини  15 задержки и схема 13 И участвуют в управлении процессом измерени  и необW ходимы дл  работоспособности устройства , 5 ил. ю кэ

Description

Нзобретрние отниситс  к « верительной технике и может быть использовано дл  иэмерени  деформаций пращаюшД1Хс  объектов.

Цель изобретени  - повышение точности измерений за счет получени  более линейной выходной характеристики , а также обработки сигнала с тензорезисторов цифровыми методами.

На фиг. представлена блок-схема тензометрического устройства на фиг, 2 - диаграмма работы тензометрического устройства; на фиг. 3 график изменени  напр жени  на датчике тока и на входе компаратора, на фиг. 4 эквивалентна  схема измерени  деформации, на ф«г, 5 - выходна  характеристика,

Тензометрическое устройство содержит активный тензорезистор 1, компенсационный тензорезистор 2, два диода 3 и 4, токосъемник 5j источник питани  (например, генератор 6 синусоидального напр жени ), датчик 7 тока, конденсатор 8, компаратор 9, счетчик 10 циклов, реверсивный счетчик 11, генератор 12 тактовых импульсов , схемз/ И 13, формирователь 4 импульсов, линию 15 задержкИ; буферный регистр 16, регистратор 17.

Первый вывод активного тензорезистора 1 соединен с анодом первого диода 3, первый вывод компенсационного тензорезистора 2 соединен с катодом второго диода 4, вторые выводы активного и компенсационного 2 тензорезисторов , соединены с первгзум выводом вращающейс  части токосъемника 55 катод первого 3 и анод второго 4 диодов соединены с вторым выводом вращающейс  части токосьёмника 5, Первый вывод неподвижной части токосъемника 5 соединен с первым выходом генератора 6 синусоидального налр жени , второй вывод токосъемника 5 соедине-н с первым выводом датчика 7 тока и через конденсатор 8 с первым входом компаратора 9.

Второй вывод датчика 7 тока соединен с вторьм выходом генератора 6 синусоидального напр жени  и вторым входом компаратора 9 Выход компаратора 9 соединен с входом уп)равлени  реверсивного счетчика 11 и с входом счетчика 0 циклов, выход счет чика 10 циклов соединен с первым входом схемы И 13 и с входом формировател  14 импульсов, выход формировател  14 импульсов соединен с входом

записи буферного регистра 16 и через линию 15 задержки с входом сброса реверсивного счетчика 11, генератор 12 тактовых импульсов соединен с вторым входом cxcNfbi И 13, выход которой соединен со счетньм нходом реверсивного счетчика 11, а выход реверсивного счетчика i1 соединен с информационным входом буферного регистра

16, выход которого соединен с регистратором 1 7 . {

Тензометрическое устройство работает следуккиим образом.

Генератор 6 синусоидального напр 5 жени  вырабатывает синусоидальное напр жение стабильной частоты

I,фиг, 2(7), Во врем  положительной полуволны напр жег1и  ток течет через активный те зорезистор 1 , а во вре-

0 м  отрицательной - через компенсационный тензорезистор 2, Поэтому на датчике 7 тока по вл етс  напр жение несимметричной формы (фиг. ), поступающее . через конденсатор 8, кото5 рьш подавл ет посто нную составл ющую на вход компаратора 9, На входе компаратора 9 формируютс  импульсы (фиг. 2 Б) 5 которые поступают на вход счетчика 10 циклов и на управ10 л ющий вход реверсивного счетчика

I1.Когда на выхоце компаратора 9 (фиг, 2-i сигнал логического нул , реверсивный счетчик 11 работает в режиме пр мого счета, если на выхо де компаратора 9 сигнал логической единицы, реверсивный счетчик 1i работает в релсиме обратного счета. Счетчик 10 циклов срабатывает по заднему фронту погюжительных импульQ сов, поступающих на его вход, а с его выхода сигнал (фиг. 2д) поступает на вход форм ровател  14 импульсов и на первый вход схемы И 13. Когда на выходе счетчика 0 циклов

присутствует сигнал логической единицы , на счетный зход реверсивного счетчика Г с генератора 12 тактовых импульсов через схему И 13 (фиг, 2и) поступают импульсы высокой и стабильной частоты, если на выходе счетчика О циклов присутствует сигнал логичс-ского нул , схема И ГЗ не пропускает на вход реверсивного счетчика Ii импульсы с генератора 12 тактовых импульсов .(фиг . 2 т).

Claims (1)

1. По заднему фронту положительного импульса5 поступающего с выхода счетчика 0 циклов на вход формировател  14 импульсов, форм1рователь 14 им3 пульсов вырабатывает короткий положительный импульс (фиг. 2е), который поступает на вход записи буферного регистра 16, в результате в бу ферный регистр 16 переписываетс  ин формаци  из реверсивного счетчика 1 Таким образом, в буферный регистр 16 записываетс  число UI1&N (n-l) где п - Число импульсов, необходимо дл  заполнени  счетчика 10 циклов; t - длительность отрицательного импульса на выходе компаратора 9; 1 - длительность положительного импульса на выходе компаратора 9; Т - период следовани  импульсов генератора I2 тактовых импульсов . Далее положительный импульс с вы хода формировател  14 импульсов,задержанный линией 15 задержки на вре м  tg {фиг. 2э, поступает на вход сброса реверсивного счетчика I1 и обнул ет его, тем самым подготавлива  к новому циклу измерени . При по влении на выходе счетчика 10 цик лов положительного импульса цикл из мерени  повтор етс . Из буферного регистра 16 информаци  поступает в регистратор 17, где преобразуетс  в форму, удобную дл  считывани  опера тором. Выходна  характеристика тензомет рического устройства определ етс  графиком (фиг. 3), где крива  ABCDEFGH  вл етс  графиком функции напр жени  на датчике 7 тока и функции напр жени  на входе компаратора 9 от времени, в одном случае нулевому уровню соответствует пр ма  AIj, а в другом - пр ма  ВН. Площади фигур BCD и DEFGH равны, так как конденсатор 8 позвол ет посто нную сос тавл ющую сигнала с датчика 7 тока. Итак вер EFGH-+R- c+S . / MecbN MBDM EPS ёор& з Ео PGH. Крива  ABCDE описываетс  уравнением . sinuft и крива  EFG уравнением и , е и - текущее значение напр жени  на датчике 7 тока во врем  положительной полуволны; U- - текущее значение напр жени  на датчике 7 тока во врем  отрицательной полуволны; V;, - амплитуда положительной полуволны напр жени  на датчике 7 тока; V - амплитуда отрицательной полуволцы напр жени  на датчике 7 тока; lO - кругова  частота напр жени  генератора 6 синусоидального напр жени ; t - текущее значение йремени. Обозначим длину AM через X.-Заме , что ; cinabc; (7) %MEO BNE репишем формулу 2 в следующем виде: V, siniAdt-V sin(x)x( -x) r/i1 u) fv sinuftdt+V sinubc-- ,sinuk tItOГ -jv sinoftdt ,:(9) 0 -f 003(11-u)x)+ - cosuJx- -1 sino)x uJujcU -;- + - -sinu)x+ --.- coscOx- ,YL .in 2(y.-VJ (,,)u )cJ sincOx ,(12) куда следует V;-V,,,,,4 x - агсззп -L--i- .(13) Рассмотрим эквивалентную схему мерени  деформации, используемую устройстве (фиг. А). Амплитуда пожительной полуволны напр жени  на тчике 7 тока равна 1 VlRfrVPTJ- a амплитуда отрицательной полуволны пр жени  на датчике 7 тока равна р 2 Ё-+1Ё + -Г Г 5 Где Е - амплитуда напр жени  генератора 6 синусоидального на пр жени ; R - сопротивление активного тен зорезистора 1 в ненагруженном состо нии; сопротивление компенсационного тензорезистора 2; сопротивление датчика 7 тока; сопротивление токосъемника 5; изменение сопротивлени  активного тензорезистора 1 по действием деформации. При ,R подставим выражени  14, 15) в формулу (13): 1 .лЕ х - arcs in -f---r- - --г-r ixJ . TirR+(Rq+RT.TI Так как ,+R, то выражение (16 можно переписать следующим образом х i arcsin 1()1. (17) Подставл   в это выргшение значени - k, где k - коэффициент тензочувствительности; 5 - относитель на  деформаци  тензорезистора ; сх) 2 - J где Т - период генератора 6 синусоидального напр жени , и , (18) получим t,-r |arcsin| (19) Выходна  характеристика (фиг.5) тензометрического устройства с использованием в качестве тензопреоб/разователей полупроводниковых тензо резисторов с коэффициентом тензочув ствнтельности равна 120, Как следует из приведенного графика,. нелиней ность выходной характеристики тензометрического устройства 1,0,3% 00 Формула изобретени  Тензометрическое устройство, содержащее активный и- компенсационный тензорезисторы, два диода, токосъемник , источник питани  и регистратор, первый вывод активного тензорезистора соединен с анодом первого диода, первый вывод компенсационного тензорезистора соединен с катодом второго диода, второй вывод активного тензорезистора соединен с вторым выводом компенсационного тензорезистора и с первым выводом вращающейс  части токосъемника, катод первого диода соединен с анодом второго диода и с вторым выводом вращающейс  части токосъемника , первый вывод неподвижной . части токосъемника соединен с первым выходом источника питани , второй выход которого заземлен, отличающеес  тем, что, с целью повыщени  точности измере.ни , в него введены датчик тока, конденсатор, компаратор , счетчик циклов, реверсивный счетчик, генератор тактовых импульсов , формирователь импульсов, лини  задержки, схема И и буферный регистр, первый вывод датчика тока соединен с вторым выводом неподвижной части токосъемника и через конденсатор с первым входом компаратора, второй вывод датчика тока соединен с вторым выходом источника питани  и вторым входом компаратора, выход компаратора соединен с входом управлени  реверсивного счетчика и с входом счетчика циклов, выход счетчика циклов соединен с первым входом схемы Икс входом формировател  импульсов, выход формировател  импульсов соединен с входом записи буферного регистра и через линию задержки - с входом сброса реверсивного счетчика, генератор тактовых импульсов соединен с вторым входом схемы И, выход которой соединен со счетным входом реверсивного счетчика, а выход реверсивного счетчика соединен с информационным входом буферного регистра, выход которого соединен с регистратором.

   .