SU1615575A1 - Устройство дл измерени внутренних напр жений - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике. Целью изобретени   вл етс  повышение точности. Устройство сожержит плоскую плиту 1, в которую вмонтированы чувствительные динамометрические элементы 2, каждый из которых выполнен в виде корпуса 3 и мембраны 4, жестко соединенной по контуру с корпусом. На внутренней стороне мембраны через прокладку 5 и стержень 6, выполненные из диэлектрического материала, жестко закреплена средн   пластина 7 плоскопараллельного конденсатора, состо ща  из изолированных секций 8 и 9, смещенных одна относительно другой на фиксированное рассто ние. Крайние пластины 10 и 11 конденсатора жестко соединены с корпусом 3 и содержат по две изолированные одна от другой секции: 12, 13 и 14, 15 соответственно. Выводы параллельных одноименных секций чувствительных динамометрических элементов 2 подключены к входам электронного двоичного мультиплексора 16. Мультиплексор 16 подключен управл ющими входами к выходам двухразр дного двоичного счетчика 17, синхронизирующим входом к его счетному входу и к выходу задающего генератора 18, а выходами - к частотнозависимой цепи 19 частотного преобразовател  20, подключенного к линии св зи 21, соедин ющей устройство с вторичным прибором. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к области измерительной техники, может найти применение в приборах и измерительных информационных системах, предназначенных дл  высокоточного измерени  внутренних напр жений упругопластических и пластических тел, в том числе в централизованных системах натурных исследований крупных бетонных энергетических сооружений.

Цель изобретени  - повышение точности ..

На чертеже представлена структурна  схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит плоскую плиту 1, в которую вмонтированы чувствительные динамометрические элементы 2, каждый из которых выполнен в виде корпуса 3 и мембраны 4, жестко соединенной по контуру с корпусом. На внутренней стороне мембраны через прокладку 5 и стержень 6, выполненные из диэлектрического материала, жестко закреплена средн   пластина 7 плоскопараллельного конденсатора, состо ща  из двух изолированных одна от другой секций 8 и 9, смещенных.одна относительно другой на известное рассто ние Л

Крайние пластины 10и 11 конденсатора жестко соединены с корпусом 3 и содержат по две изолированные одна от другой секции 12, 13и 14, 15 соответствен но. Выводы параллельно соединенных одноименных секций чувствительных динамометрических элементов 2 подключены к входам Ai-A4 и BJ-BA электронного двоичного мультиплек- сора 16. Мультиплексор 16 подключен уп- равл ющй ми входами-2° м 2 к выходам двухразр дного двоичного счетчика 17, синхронизирующим входом Vo - к его счетному входу и к выходу задающего генератора 18, а выходами - к частотно-зависимой цепи 19 частотного преобразовател  20, подключенного к линии 21 св зи, соедин ющей устройство с вторичным прибором (не показан).

Устройство работает следующим образом ,-

Измер емое напр жение а воздействует на мембрану 4, вызыва  ее прогиб X. Вместе с мембраной смещаетс  и средн   пластина 7 плоскопараллельного конденсатора . Жесткость мембраны подбираетс  таким образом, чтобы в диапазоне измер емых напр жений имела место линейна  зависимость X f(a).B исходном состо нии средн   пластина 7 плоскопараллельного конденсатора занимает положение , определ емое текущим значением X (или с, За начальное положение Хо условно принимаетс  положение пластины 7, при котором секци  8 расположена на одинаковом рассто нии от секций 12 и 14, За положительное направление изменени  X условно принимаетс  направление по стрелке на чертеже.

Рабочий участок функций преобразовани  предлагаемого устройства (как и многих частотных датчиков) нелинеен. .Действительно , в устройстве осуществл ютс  следующие преобразовани :

. .

При использовании емкостного преобразовател  в качестве элемента частотно-зависимой цепи автогенератора имеют выражение

м-1,-1---Ко-Ь N .

vc

где L - индуктивность,

Дл  плоскопараллельного конденсатора с переменным зазором справедливо

С

$,, 1

где -диэлектрическа  проницаемость;

S - площадь пластины. Следовательно,N К4 VX р

ДеК4 :.

Нелинейный рабочий участок функции преобразовани  устройства дл  определени  напр жений с достаточной точностью

ожет быть представлен отрезками параол;

N аХ + ЬХ + с,()

где а, Ь, с - случайные коэффициенты, завис щие от внешних мешающих .факторов.

Отличие текущих значений этих коэффициентов от номинальных определ ет погрешности; нелинейности (а), чувствительности (Ь), начального уровн  (с). Дл  исключени  вли ни  трех нестабильных коэффициентов на результат измерени  X в предлагаемом устройстве проводитс  четыре такта измерени , в каждом из которых информаци  снимаетс  с одной из пар секций конденсатора . При подаче по двухпроводной линии 21 св зи на устройство напр жени  посто нного тока от удаленного вторичного прибора (не показан) двухразр дный двоич-. ный счетчик 17 устанавливаетс  в исходное состо ние, при котором на его выходах 2 и 2 устанавливаютс  сигналы нулевого уровн . При этом входы AI и Bi электронного двоичного мультиплексора 16 подключаютс  соответственно к выходам секций 12 и 8 конденсатора, которые оказываютс  включенными в частотно-зависимую цепь 19 частотного преобразовател  20, в результате чего в линию 21 св зи с выхода частотного преобразовател  поступает электрический сигнал NI, пропорциональный Хо + X. С приходом первого тактового импульса с задающего генератора 18 на вход двоичного счетчика 17 последний устанавливаетс  в состо ние, при котором с его выхода 2° снимаетс  сигнал высокого уровн , а с выхода 2 - сигнал нулевого уровн . При этом происходит переключение входов мультиплексора 16; входы AI и Bi отключаютс , а входы А2 и В2 его подключаютс  к выходам секций 8 и Т4 конденсатора. В линию 21 св зи поступает электрический сигнал N2, пропорцио-. нальный величине Хо - X.

С приходом второго тактового импульса с задающего генератора.18 на вход Т двоичного счетчика 17 на его выходах 2 и 2 устанавливаютс  сигналы соответственно нулевого и высокого уровн , по которым входы А2 и 82 мультиплексора 16 отключаютс  от секций 8 и 14 конденсатора, а его входы Аз и Вз подключаютс  к секци м 13 и 9 соответственно. В линию св зи поступает электрический сигнал Мз, пропорциональный величине Хо + X + А ,

С приходом третьего тактового импульса с задающего генератора 18 на вход Т двоичного счетчика 17 на его выходах 2 и 2 устанавливаютс  сигналы высокого уровн , по которым входы Аз и Вз мультиплексора 16 отключаютс  от секций 13 и 9, а входы А4 и В4 подключаютс  к секци м 9 и

соответственно, В линию 21 св зи поступает электрический сигнал N4, пропорциональный величине Хо-Х- Д,

В результате проведенных четырех тактов измерени  получают систему уравнений Ni a(Xo + X) + b(Xo + X) + c;(2)

N2 3 (Хо Х) + Ь (Хо - X) + с; N3 а (Хо + X + Л) + Ь (Хо + X -Ь АЗ + с; N4 а (Хо - X - А)2 + Ь (Хо - X - Л) + с. Решение системы (2) относительно X осуществл етс  во вторичном приборе;

X -т;

N2 -NI

гА,

(3)

(N4 - N3) - (N2 - NI) Полученное значение X умножаетс  на 5 посто нный коэффициент 1/К(чувствительность ), который хранитс  в пам ти вторичного прибора. Следовательно,

N2 :44i.А,.

(N4-N3)-(N2-Ni) К- 0 Из (4) следует, что в конечное выражение дл  измер емого напо жени  не вход т коэффициенты а, Ь, с функции преобразовани  всего тракта измерительного устройства , включа  преобразователь перемещени  5 в электрический параметр. образом, на точность измерени  не вли ет нестабильность этих коэффициентов, вызванна  вариацией внешних условий и временным -дрейфом параметров элементов, вход щих 0 в состав устройства.

Claims (1)

1. . Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  внутренних напр жений, содержащее динамометрический датчик, выполненный в виде корпуса с 5 жестко закрепленной по его периметру мембраной и преобразовател  перемещени  мембраны в электрический сигнал, 4dC- тотный преобразователь и вторичный прибор, отличающеес  тем, что, с 40 целью повышени  точности измерени , оно снабжено электронным двоичным мультиплексором , задающим генератором и двухразр дным -счетчиком, а преобразователь перемещени  мембраны в электрический 45 сигнал выполнен -в виде плоскопараллельного дифференциального конденсатора, кажда  из пластин которого содержит по . две изолированные идентичные секции, при этом секции средней пластины смещены на 50 фиксированное рассто ние одна относительно другой и соединены с мембраной, а секции крайних пластин жестко соединены с корпусом, причем электронный двоичный мультиплексор подключен своими входами 55 к выходам секций преобразовател  перемещени  мембраны в электрический параметр , выходами - к входу частотно-зависимой цепи частотного преобразовател , управл ющими входами - к выходам двухраз716155758

   р дного двоичного счетчика, счетный вход генератора и к синхронизирующему входу которого подключен к выходу задающего электронного двоичного мультиплексора.