SU954805A1 - Тензометрическое устройство - Google Patents

Description

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к тензометрическим устройствам и может быть использовано для измерения деформации твердых тел.

Известно тензометрическое устройство, ⁵ содержащее источник питания и последовательно соединенные преобразователь, усилитель на несущей частоте, фаэочувствительный демодулятор, фильтр, ампли- ю тудный селектор и реле, последовательно ' включенными к выходу усилителя, второй усилитель, подключенный к выходу. фильтра, и резисторы, одни из которых включены к цепь обратной связи, первого усилителя, параллельно нормально замкнутому контуру реле, а другие - в цепь об ратной связи второго усилителя параллельно нормально разомкнутому контакту реле [1].

Данное устройство обеспечивает автоматический контроль исправности преобразователя, однако оно не реагирует на снижение сопротивления изоляции тензо-. резисторов или длительной работе в условиях повышенной, влажности, что приводит к снижению Достоверности измерений.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является тензометрическое Устройство, содержащее тенэомост, источник питания генэомоста, усилитель,· связанный с измерительной диагональю тенаомоста, компаратор, исполнительный блок, входы которого соединены с выходами компаратора, задатчик порогового срабатывания исполнительного¹⁵ блока, выход которого соединен с одним из входов компаратора, и блок контроля тензодатчиков с источником опорного напряжения и вторым компаратором, пер- . . вый вход которого объединен с первым входом первого компаратора и соединен Через источник оперного напряжения с одним из выходов источника питания moctBj а вторые входы обеих компараторов че3 95480S pea согласующие элементы соединены с ' вершинами измерительной диагонали моста, двухвходовую схему И, подключенную к выходам компараторов, и грехвхоцовую схему И, два входа которой соецине- 5 ны с вторыми входами компараторов, третий вход - с выходом цвухвходовой схемы И, а выход - в исполнительным блоком [2].

Однако известное устройство обеспе- ιΰ чиВает регистрацию только обрыва тензсьрезистора или его к.з. Если же тензорезистор имеет низкое сопротивление изоляции (например, при измерениях деформации В условиях повышенной влажности) 15 блок кснтроля тензодатчиков не сработает и устройство зарегистрирует деформацию. Так как сопротивление изоляции очень сильно Влияет на показания тенэорезисторов, ‘ то измеренная деформация 20 Qyдет иметь низкую достоверность, и при длительных испытаниях показания тензорезисгоров с низким сопротивлением изоляции полностью недостоверны.

Нель изобретения - повышение досто- is верности измерений при длительной работе в условиях повышенной влажности.

Указанная цель достигается тем, что тензометрическое устройство снабжено последовательно соединенными электронным jo коммутатором с двумя входами и выходами, фсрмировагелем импульсов с двумя входами, вторым усилителем, интегратором с двумя входами и электронным ключом с тремя входами, выход которого _ _3J подключен к второму входу компаратора, а также опорным генератором, вход которого подключен к второму входу электронного ключа, один его выход подключен к третьему вхору электронного ключа, : ₄₀ а второй - к одному из входов задатчика, и синхронизатором, вход которого подключен к выходу исполнительного блока, один его выход подключен к другому вхору электрснного коммутатора, второй - к _<5 второму входу формирователя, третий - к второму входу интегратора, а четвертыйк второму и третьему входам электронного ключа и второму входу задатчика, первый вход электронного ключа подключен к одной из вершин измерительной диаго- ⁵⁰ и ал и тензомоста, а первый его выход к входам первого усилителя и источника питания.

На фиг. 1 /изображена' блок-схема ⁵⁵ тензометра, а на фиг. 2 - импульсновременные диаграммы в характерных точках устройства, где а - первый выход синхронизатора, б - вход электронного Коммутатора, в - второй выход синхронизатора, г - формирователь импульсов, д - третий выход синхронизатора, е - выход интегратора, ж - четвертый выход синхронизатора, з - опорный генератор, и - первый вход компаратора, к - второй вход компаратора, л - первый выход компаратора, м - первый выход исполнительного устройства.

Тензометр содержит тензомост 1, монтируемый ина исследуемом объекте 2, источник 3 питания тензомоста 1, усилитель 4, связанный с измерительной диагональю тензомоста 1, электронный коммутатор‘5, один вход которого подключен к одной из вершин измерительной диагонали тензомоста 1, один выход к входам усилителя 4 и источника 3, формирователь 6 импульсов с двумя входами^ один из которых подключен к второму выходу электрснного коммутатора 5, усилитель 7, тока утечки, вход которого подключен ,к выходу формирователя 6, интегратор 8 с двумя входами, один из которых подключен к Выходу усилителя 7, эле- . ктронный Ключ 9 с тремя входами, один из Которых подключен к выхору интегратора 8, компаратор 10, вход которого подключен к выходу электронного ключа 9, исполнительный блок 11, входы которого соединены с выходами компаратора 10, задатчик 12 порогового срабатывания исполнительного блока 11, выход которого подключен к второму входу компаратора 10, опорный генератор 13, вход которого подключен к второму входу электронного ключа 9, один выход - к третрему вхору электронного ключа 9, а второй - к одному иа входов задатчика 12 порогового срабатывания дополнительного блока 11, и синхронизатор 14, вход которого подключен к выходу исполнительного блока 11, один выход - к второму входу электронного коммутатора 5, второй - к второму вхору формирователя 6, третий - к второму входу интегратора 8, а четвертый — к второму и третьему входам электронного ключа 9, и второму входу задатчика 12.

Принцип действия устройства основан на свойстве электроизоляционных материалов выдерживать без повреждений кратковременное воздействие электрического напряжения значительно превышающего проСдавное.

Устройство работает следующим образом.

Первый импульс а (фиг, 2), поступивший с первого выхода синхронизатора 14 переданы фронтом устанавливает электронный коммутатор 5 в положение, при котором один из выводов измерительной дааго-5. нали моста подключается через электронный коммутатор 5 к входу формирователя 6 импульсов. Таким образом образуется замкнутая цепь: вывод измерительной диагонали ί j моста 1 - электронный комму- ’^,0 татор 5 - формирователь 6 импульсов входные цепи усилителя 7 тока утечки исследуемый объект 2. Одновременно запирается усилитель 4, и прекращает работу источник 3 питания измерительного ¹⁵ моста 1. Задним фронтом первого импульса а запускается генератор, формирующий пакет синхроимпульсов в, поступающих на второй Выход синхронизатора 14. Формирователь 6 импульсов представляет со- 2® бой синхронизированный генератор импульсов г напряжением 20-120 В и длительностью 10—50 мкс с большой скважностью. Все параметры импульсов высокого напряжения регулируются в со- 25 ответствии с типом применяемых тензорезисторов.

Интегратор 8 накапливает заряд е, величина которого пропорциональна току Уте-jQ чек тензорезисторов измерительного моста 1. Время накопления заряда равна длительности пакета синхроимпульсов в, На¹ чало и окончание цикла накопления тактируется импульсами д, поступающими в • интегратор 8 с третьего выхода синхро- ‘ ; низатора 14. Одновременно с окончанием цикла накопления на четвертом выходе синхронизатора 14 появляется импульс ж, запускающий опорный генератор 13, ₄₀ открывающий электронный ключ 9 и включающий времязадающий элемент задатчика 12 порога срабатывания исполнительного элемента 11. Импульсы з опорного генэратора 13 поступают через открытый _4J электронный ключ 9 на первый вход и компаратора 10. Количество прошедших импульс се определяется временем, в течение которого электронный ключ 9 находится в открытом состоянии. Одновременно разрешается прохождение импульсов з опорного генератора 13 через задатчик 12 на второй вход компаратора 10. Количество прошедших импульсов к через задатчик 12 определяется состоянием времязадающих цепей задатчика 12 и может быть выбра-³⁵ но в соответствии с требованиями к величине сопротивления изоляции, тензорезис— торов измерительного моста 1. На выхо дах компаратора 10 сигнал отсутствует до тех пор, пока импульсы поступают на оба входа. Если число импульсов N t_, прошедших через электретный ключ 9, оказывается меньше числа импульсов Нц , продушенных задатчиком 12, го на первом выходе компаратора появится после--, довагельность ( N к — N j) импульсов «Λ .

В случае, если Ν.χ 5· _Ν з , на втором выходе компаратора 10 появится последовательность ( N ц - N 3 ) импульсов к. В зависимости от того, на каком выходе появится последовательность (N _к - N 3 ) импульсов к. В зависимости от того, на каком выходе появится дос л едет а те льн ость импульсов,' исполнительный элемент 11 выдает информацию о достоверности или · недостоверности (получаемой информации от тензорезисторов измерительного моста 1. По окончании работы исполнительного элемента 11 на его выходе формируется импульс м , вызывающий появление на первом выходе синхронизатора второго импульса а, возвращающего ' электретный компаратор 5 в исходное положе-, ние, снимаются запирающие потенциалы с источника 3 усилителя 4, прекращается работа опорного генератора 13.

Благодаря использованию предлагаемо- , го устройства, повышается достоверность измерений, особенно при повышенной Влажности и длительных испытаниях.

Claims (2)

1. Изобретение относигс  к измерительной тезшике, в частнссти к генаомегричё- ским устройствам и может быть использовано дл  измерени  деформации твердых тел. Известно тензометрическое устройство содержащее источник питани  и последовательно соединенные преобразователь, усилитель на несущей частоте, фазочувствнтельный демодул тор, фильтр, амшит тудный селектор и реле, последовательно включенными к въаюцу усилител , второй усилитель, подключенный к выходу. фильт« ра, и резисторы, одни из которых включены к цепь обратной св зи: первого уси-  ител , параллельно нормально eaMKHyrtv. му контуру реле, а другие - в цепь обратной св зи второго усилител  параллель но нормально разомкнутому контакту реле И-. Пшгаое устройство обеспечивает автоматический контроль исправности преобразовател , однако сно не реагирует на снижение сопротивлени  и 3ол ции тензо-. резисторов или длительной работе в усЛОШ151Х повышенной, влажности, что приВодит К снижению Лостсверности измерений . Наиболее близким по технической сущности К предлагаемому  вл етс тензометрическое :; х гройство, содерисащее тензомост , источник питани  те зомоста, усилитель , св занный с измерительной диагшалью тензомоста, компаратор, исполнительный блок, входы которого соединены с выходами компаратора, задатчик порогового срабатывани  исполнительногоблока , выход которого соединен с одним из входов Компаратора, и блок контрол  тензодатчиков с источником опорного напр жени  и вторым компаратором, пер- . , вый вход которого объединен с первым входом первого компаратора и соединен Через источник опорного напр жени  с ofvннм из выходов источника питани  MocTBj а вторые входы обоих компараторов через согласующие элементы соединены с веришнами измерительной диагонали моста , цвухвходовую схему И, (юцютюченнуго к йыхоцам компаратороь, и тр свходовую схему И, п&amp;а входа которой соединевы с вторыми входами компараторов, третий вход - с выходом двухвходовой стоэмы И, а Выход - в исполнительным блоком 2. Однако и Жестное усгройствр обеспе- чиВает регистрацию только обрыва тензорезкстора или его к.з. Если же тензорезио тор имеет низкое сопротивление изол 1 .ии (например, при измерени х деформации В услови х повышенной влажности) блок контрол  тензодатчиков не сработает и устройство зарегистрирует деформацию . Так как сопротивление изо  дии очень сильно вли ет на показани  тенаореаисторов , то измеренна  деформаци  QyRBT иметь низкую достоверность, и при длительных испытани х показани  тензо резисторов с низким сопротивлением изо- л дии полностью недост«лерны. Цель изобретени  - повышение достоверности измерений при длительной работе в услоЁИ5йс повышенной влажности. Указанна  цель достигаетс  тем, что тензометрическое устройство снабжено последователь ю соединенньши электронны коммутатором с дцум  входами и Выходами , формирователем импульсов с входами, вторым усилителем, интегра тором с дщгм  входами и электронным ключом с трем  входами, выход которого подключен к второму Bxoty компаратора, а также опорным генератором, вход которого подключен К второму вхоцу электрон ного ключа, один его Вьссод подключен к третьему вхосу электронного ключа, а второй - к одному из входов за датчика и синхршизатором, вход которого подклн чен к Выходу исполнительного блока, один его Выход подключен к другому вхору электришого коммутатора, второй - к второму Exojjy формировател , третий - к второму BXOW интегратора, а четвертыйк второму и третьему входам алектршно го ключа и второму входу за датчика, пер вый вход электронного ключа пофслючш к одной из вершин измерительной диагонали тензомоста, а первый его выход к входам первого усилител  и источника питани . Н а фиг. 1 i изображена блок-схема тензометра, а на фиг. - импульсновременные диаграммы в характерных точках устройства. Где а - первый выход инхронизатора, б - вход электронного коммутатора, в - второй выход синхроизатора , г - формирователь импульсов, д - третий выход синхронизатора, е - интегратора, ж - четвертый выход синхронизатора, з - опорный генератор, и - первый вход компаратора, к - второй вход компаратора, л - первый выход компаратора , м - первый исполнительного устройства. Тензометр содержит тензомост 1, монтируемый ина исследуемом обьекте 2, источник 3 питани  тензомоста 1, усилитель 4, св занный с измерительной диагональю тензомоста 1, электронйый коммутатор5, один вход которого подключен к одной из вершин измерительной диагдаали тензомоста 1, один выход к входам усилител  4 и источника 3, формирователь 6 импульсов с двум  входами, один из которых подключен к второму вь ходу электронногЪ коммутатора 5, усили тель 7, тока утечки, вход которого подключен к выходу формировател  6, интегратор 8 с двум  входами, один из подключен к вькоду усилител  7, эле- . ктронный Ключ 9 с трем  входами, один из Которых подключен к вызсору интегратора 8, компаратор Ю, вход которого подключен К ВЫХОДУ электронного клточа 9, исполнительный блок 11, входы которсто соединены с выходами компаратора Ю, задатчик 12 порогового срабатывани  исполнительного блока 11, выход которого подключен к второму Bxofy компаратора Ю, опорный генератор 13, вход которого подключен к второму входу электронного ключа 9, один выход - к третрему вхору электронного ключа 9, а второй - к одному иа входов задатчика 12 порогсеого срабатьйанин дополнительного блока 11, и синхронизатор 14, вход которого подключен к выходу исполнительного блока 11, один выход - к второму Bxofy апектрснного коммутатора 5, вто- рой - к второму входу формировател  6, третий - к второму входу интегратора 8, а четвертый - к второму и третьему входам алектрснного ключа 9, и второму Bxtv. ду задатчика 12. Принцип действи  устройства основан на свойстве апёктро(13ол5шионных материалов выоерисивать без повреждений кратковременное воздействие электрического напр жени  значительно превьппающего npoftiBHoe. Устройство работает следукадим образом . Первый импульс а (фиг, 2), ntciyMfrший с первого выхода синхрсиизагора 14 передним фрштом устанавливает апекгронвый коммутатор 5 в положение, tipH котором один из выводов измерительной дааго нали моста подключаетс  через электронный коммутатор 5 к входу формировател  6 иМ11ульсов. Таким образом образуетс  замкнута  цепь: вь1Воп измерительной ци- .вГонали моста 1 - электронный коммутатор 5 - формирователь 6 импульсов входные цепи усилител  7 тока утечкиисследуемый обьект 2. Одновременно запираетс  усилитель 4, и прекращает работу источник S питани  измерительного моста 1. Задним фронтом первого импульса а запускаетс  генератор, формирующий пакет синхроимпульсов в, посчупакжцих на второй выход синхронизатора 14. Формирователь 6 импульсов представл ет собой синхронизированный генератор импульсов г напр жением 2О-12О В и длительностью 10-5О мкс с большой скважностью. Все параметры импульсов выс(Жого напр жени  регулируютс  в соответствии с типом примен емых тензорезистороь . Интегратор 8 накапливает зар д е, ве личина которого пропорциональна току ут&amp; чек тензореаисторов измерительного моста 1. Врем  накоплени  зар да равна длительности пакета синхроимпульсов в. Начало и -окончание цикла накоплени  тактируетс  импульсами д, поступающими в интегратор 8 с третьего выхода синхро . низатора 14. Одновременно с окончанием цикла накоплени  на четвертом выходе синхронизатора 14 по вл етс  импульс ж, запускающий опориый генератор 13, открывающий электршный ключ 9 и включающий врем за дающий элемент за датчика 12 порога срабатывани  исполнительно го элемента 11. Импульсы з опорного геиэратора 13 поступают через открытый алектронный ключ 9 на первый вход и компаратора 1О. Количество прошещиих импульсов определ етс  временем, в течение которого электронный ключ 9 находитс  в открытом состо$шии. Одновременно разрещаетс  прохождение импульсов в опор ного генератора 13 через за датчик 12 на второй вход компаратора 10. Количество прошедших импульсов к через за датчик 12 определ етс  состо нием врем за дающих цепей за датчика 12 и может бып выбрано в соответствии с требовани ми к величине сопротивлени  изол ции- тензореаис- торов измерительного моста 1. На выходах компаратора Ю сигнал отсутствует до тех пор, пока импульсы поступают на оба входа. Естш число импульсов N j npt шедщих через электршный ключ 9, оказываетс  меньше числа импульсов N ц , прощгшенньхх задатчиком 12, то на первом выхода компаратора по витс  после--, довательность ( N ц - Nj) и мпульсов «Л . В случае, если N.k .N-j , m втором вькодв компаратора 1О .по витс  послед вательнрсть ( N | - N3) импульсов к, В зависимости от того, на каком выхода ito витс  последовательность ( N 3) импульсов к. В зависимости от того, на каком Выходе по витс  последшательность импульсов, исполнительный элемент 11 выдает информацию о достоверности или не достоверности подучаемой информации от тензорезисторов измерительного моста I. По окончании работы исполнительного элемента 11 на его выходе формируетс  импульс м , вызывающий по вление на первом выходе синхронизатрра второго импульеа а, возвращающего э ектрснный компаратор 5 в исходное полсмсе-. ние, снимаютс  запирающие потенциалы с источника 3 усилител  4, прекращаетс  работа опорного генератора 13. Благодар  использованию предлагаемого устройства, повышаетс  достоверность измерений, особеано при повышенной Влажности и длительных испытани х. Формула изобретени  Тензометрическое устройство, сод ржащее тензомост, источник питани  тензомоста , усилитель, сВ51занный с измерительной диагональю тензомоста, компаратор , исполнительный блок, входы которого соединены с .выходами компаратора, и з&amp;датчик порогсеого срабатывани  исполнительного блока, выход которого соединен с одвим из входов компаратора, отличающеес  тем, что, с целью повышени  достоверности измерений при длительной работе в услови х повышенной влажности, оно снабжено последовательно соединеш1ымн электронным коммутатором , с двум  входами и выходами, формирователем импульсов .с двум  входами, вторым усилителем, интегратором с двум  вкодвми и электронным Ключом с трем  входами , выход которого подключен к второму входу компаратора, а также опорным. геератором , вход которого подключен к второму вхору электронного ключа, один его ьссод подключен к третьему входу элект95 ронного ключа, а второй - к одному из входов за датчика, и синхронизатсром, вход koToporo подключен к входу истюпнигельного блока, один его выход подключен к другому exofv электронного комму-гатора, второй - К второму входу формиршател , Третий - к второму входу интегратора, а штвертый - к втором и третьему входам bnejKTpoHHoro ключа и второму входу задатчика , первый вход эгюктронноГо ключа йоришючен к одной из вершин измеритепь58 ной диагонали те зомосга, а первый его выход - к входам первого усилител  и источника питвни . Источники информации, прин тые во внимание, при экспертизе 1.АЪт орское сви дет ельство СССР N9 478179, кл. q 01 В 7/16, 1973.
2. 2.Авторское свидетельство, СССР № 624108,; кл. 01 В 7/16, 1976 (прототип).