SU1290106A1 - Тензометрическое устройство - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике, предназначено дл  измерений механических нагрузок в широком диапазоне быстромен ющихс  температур и позвол ет повысить точность измерени  в широком диапазоне быстромен ющихс  температур. Работа устройства осуществл етс  в соответствии с алгоритмом, определ емым представленным алгебраическим вьфаже- нием. Устройство содержит тензорезис- торы , усилители 7 и 8, масштабные квадраторы 9 и 11, умножитель 10, сумматор 12 и усилитель 13. Введение новых элементов и образование новых св зей между элементами устройства позвол ет представить градуировочную характеристику тензопреобразовател  как зависимость полезного сигнала от выходных показаний, мостовых схем 14 и 15 в виде квадратичного полинома. Точность измерений обеспечиваетс  за счет учета нелинейного вли ни  температуры на аддитивную и мультипликативную чувствительность тензо- преобразовател  с помощью нелинейных членов градуировочной характеристики . Упрощение известного устройства достигаетс  за счет представлени  градуировочной характеристики тензопреобразовател  как зависимости полезной нагрузки от выходных показаний мостовых схем 14 и 15 в  вном виде. 1 ил. с s@ (Л с: ГЧЭ се а

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и предназначено дл  измерени  механических нагрузок в широком диапазоне быстромен ющихс  температур.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений в широком диапазоне быстромен ющихс  температур .

На чертеже изображена функциональ- на  схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит тензорезисто- ры 1-6, усилители 7 и 8 с фиксированным смещением, масштабные квадраторы 9 и 11, умножитель 10, сумматор 12 и усилитель 13, Тензорезис- торы 1-6 образуют две мостовые схемы 14 и 15 с общей диагональю в виде тензорезисторов 3 и 4. Точки 16 и 17

общей диагонали мостовых схем подключены к клеммам 18 и 19 питани .Точки 10 и 21 измерительной диагонали схемы 14 соединены с входами усилителей 7 и 8 с фиксированным смещени- ем и с входом масштабного квадратора 9. Точки 20 и 22 измерительной диагонали тензомоста 15 соединены с входом масштабного квадратора 11 и с одним из входов умножител  10, второй вход которого подключен к выходу усилител  8 с фиксированным смещением.

(U, ,и,) Д U,+a.u4a U а +a,U, +(,U, )U,,+a .U , (2)

где-коэффициенты a -a наход т c помощью обработки экспериментальных данных в процессе метрологических испытаний тензометрического устройства. Возможность представлени  градуиро ночной характеристики тензопреобразо- вател  в виде (2) следует из соблюдени  асимметрии каналов передачи информации о L и Т. Нелинейна  зависимость оценки полезной нагрузки L от температуры Т отслеживаетс  с помощью членов вьфажени  (2), нелине.йно завис щих от и и Ц. . При этом заданна-  точность оценки легко достигаетс  за счет уменьшени  или увеличени  числа членов полинома (2). Например, повышение точности измерений можно достигнуть путем введени  в выражение (2) кубичных членов;

(U ,и,) , 11.(ЗУ

Выходы масштабных квадраторов 9 и 11, усилител  7 с фиксированным смещением и умножител  10 соединены с входами сумматора 12,выход которого под- ключен к входу усилител  13.

Электрическа  схема тензопреобра- зовател  состоит из двух мостовых схем 14 и 15. Тензомост 14 образуют тензорезисторы 3-6, а тензомост 15 - тензорезисторы 1-4.

Тензорезисторы 1-6 наход тс  в одинаковых температурных услови х. С точек 20 и 21 измерительной диагонали тензомоста 14 снимают сигнал U , а с точек 20 и 22 измерительной диагонали 15 - сигнал и. Оба сигнала U, и и несут информацию об измер емой механической нагрузке L и о температуре Т тензорезисторов, т.е.

и f, (L, Т) и„ f,(L, Т)

(1)

где- f и f - в общем случае нелинейные функции, причем

fi fa т.е. каналы передачи информации об

L и Т  вл ютс  асимметричными.

Представим градуировочную характеристику двухмостового тензопреобразо- вател  в виде:

Работа устройства осуществл етс  соответствии с алгоритмом, опреде емым выражением (2).

Сигнал и , снимаемый с точек 20 и 21 мостбвой схемы 14, подаетс  одновременно на входы усилителей 7 и 8 с фиксированным смещением и масштабного квадратора 9. На выходе усилител  7 с фиксированным смещением формируетс  сигнал, равный + а U( , который подаетс  на один из входов сумматора 12. На второй

вход сумматора 12 поступает сигнал, равный а и, с выхода масштабного квадратора 9. Сигнал с выхода усилител  8 с фиксированным смещением, равный а + а Ц , подаетс  на один

из входов умножител  10,

Сигнал и,, снимаемый с точек 20 и 22 мостовой схемы 15, подаетс  одновременно на второй вход умножител  10 и на вход масштабного квадратора 11 (структура его аналогична структуре масштабного квадратора 9)

Сигнал с выхода умножител  10, равный (а 5 + а и)и„, подаетс  на третий вход сумматора 12, на четвер- тьш вход которого поступает выходной сигнал масштабного квадратора 11, равный ,. На выходе сумматора 12 формируетс  сигнал, равный по величине измер емой механической нагрузке L согласно (2). Усилитель 13 усиливает выходной сигнал сумматора 12 до величины, удобной дл  регистрадии сигнала.

Таким образом, представление гра- дуировочной характеристики двухмосто вого тензопреобразовател  в виде полинома (2) позвол ет учесть нелинейную зависимость аддитивной и мультипликативной чувствительности тензо- преобразовател  к температуре и, следовательно повысить точность измерений , а также существенно .упростить устройство обработки выходных сигналов мостовых схем тензопреобра- зовател . При этом значительно упрощаетс  задача управлени  сложностью устройства обработки дл  достижени  заданной точности измерений за счет

Редактор А. Лежнина Заказ 7890/36

Составитель А. Пашков Техред; М. Ходанич

Корректор;

Тираж 799Подписное

ВНИИПИ Государственного ко митета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

O

5

0

5

0

введени  или искпючени  дополнительных членов полиномиальной градуи- ровочной характеристики тензопреобразовател .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Тензометрическое устройство, содержащее двухмостовой тензопреобразо- ватель, первый выход которого соединен с первым входом умножител , а второй выход - с входами первого и второго усилителей с фиксированным смеще йием, при этом выход умножител  соединен через первьш вход сумматора с усилителем, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени  в широком диа- пазоне быстромен ющихс  температур, в него введены первый и второй масштабные квадраторы, выходы которых соответственно подключены к второму и третьему входам сумматора, к четвертому входу которого подключен выход первого усилител  с фиксированным смещением, причем первьш выход тензопреобразовател  соединен с входом первого масштабного к.вадратора, а второй выход - с входом второго масштабного квадратора.

   Корректор; С, Черни