RU1776981C - Тензометрическое измерительное устройство - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике. Цель изобретени  - повышение точности измерени . Тензометриче- ское устройство содержит тензометриче- ский мост 1, источник стабилизированного посто нного тока 2 и преобразователь ток-напр жение, состо щий из дифференциального усилител  5 и резистора обратной св зи 6, подключенный длинными лини ми св зи к мосту 1, а также повторитель напр жени  8 и сумматор 10. Вход повторител  напр жени  8 подключен к узлу соединени  9 вспомогательной линии св зи 7 с резистором обратной св зи 6. Инвертирующий вход сумма-тора 10 подключен к выходу повторител  напр жени  8, а неинвертирующий - к выходу дифференциального усилител  5. Устройство обеспечивает более высокую точность за счет исключени  вли ни  изменени  сопротивлени  вспомогательной линии св зи на выходной сигнал устройства. 1 ил. СО с VJ ч| О ю со

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и предназначено дл  использовани  в устройствах измерени  неэлектрических физических величин, преобразующих входной сигнал в электрический с помощью рези- стивных измерительных мостов, например, тензорезисторных.

Известны тензометрические устройства , в которых питание измерительного моста осуществл етс  от источника ста- бильного напр жени , а измерительна  диагональ работает в режиме холостого хода .

Недостатком их  вл етс  то, что длинные линии св зи, облада  значительное ем- костью, ограничивают полосу пропускани  измерительного устройства, что не позвол ет проводить измерение параметров быст- ропротекающих процессов.

От этого недостатка свободны тензо- метрические устройства, в которых питание измерительного моста осуществл етс  от источника стабильного тока, а измерительна  диагональ работает в режиме виртуального короткого замыкани . Такие тензометрические устройства имеют малую чувствительность к емкости линий св зи, поэтому они сохран ют высокое быстродействие при большой длине линий св зи.

Недостатком их  вл етс  то, что значи- тельное сопротивление измерительных линий св зи не позвол ет осуществить режим короткого замыкани  измерительной диагонали моста, а это приводит к по влению ошибки измерени , завис щей от значени  сопротивлени  примен емых тензорези- сторов.

Наиболее близким по технической сущности к за вл емому устройству  вл етс  выбранное в качестве прототипа тензомет- рическое устройство, содержащее тензоре- зисторный мост, питание которого осуществл етс  стабильным током, и преобразователь ток - напр жение, подключенный длинными лини ми св зи к измерительной диагонали моста. Преобразователь содержит дифференциальный усилитель , инвертирующий вход которого подключен к первому полюсу, а неинвертирующий - ко второму полюсу измеритель- ной диагонали моста с помощью измерительных линий св зи, и резистор обратной св зи, один полюс которого соединен с выходом дифференциального усилител , а другой подключен вспомога- тельной линией св зи к первому полюсу измерительной диагонали моста. Благодар  указанному включению резистора устран етс  вли ние измерительных линий св зи, подключающих входы дифференциального

усилител  к измерительной диагонали моста .

Недостатком указанного тензометриче- ского устройства  вл етс  то, что компенсаци  вли ни  сопротивлени  измерительных линий св зи осуществл етс  не полностью. Поскольку резистор обратной св зи диффэ- ренциэльного усилител  имеет конечное сопротивление , сопротивление вспомогательной линии св зи создает дополнительную погрешность измерени .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности за счет исключени  вли ни  на выходной сигнал устройства изменений сопротивлени  вспомогательной линии св зи. Указанна  цель достигаетс  тем, что тензометрическое устройство, содержащее тензометрический мост, источник стабилизированного тока, шины которого соединены питающими лини ми св зи с диагональю питани  тензометрического моста , дифференциальный усилитель, инвертирующий и неинвертирующий входы которого соединены измерительными лини ми св зи с вершинами измерительной диагонали тензометрического моста, и резистор обратной св зи, один конец которого соединен вспомогательной линией св зи с той вершиной измерительной диагонали тензометрического моста, с котр- рой соединен инвертирующий вход дифференциального усилител , а другой конец соединен с выходом дифференциального усилител , снабжено повторителем напр жени , вход которого соединен с общей точкой вспомогательной линии св зи и резистора обратной св зи, и сумматором с инвертирующим и неинвертирующим входами , соединенными соответственно с выходами повторител  напр жени  и дифференциального усилител .

На чертеже представлена функциональна  схема тензометрического устройства.

Тензометрическое устройство содержит тензометрический мост 1, питаемый от источника стабильного тока 2, который может быть выполнен, например, как в прототипе . В нем источник стабильного тока содержит генератор стабильного тока, подключенный к одному полюсу диагонали питани  моста, и след щий источник напр жени , выполненный на операционном усилителе, выход которого подключен к другому полюсу диагонали питани  моста, неинвертирующий вход заземлен, а инвертирующий вход- к одному из полюсов измерительной диагонали. Потенциал этого полюса поддерживаетс  близким к потенциалу земли. Благодар  такому включению удал етс  устранить синфазную составл ющую сигнала на входах измерительного дифференциального усилител , коора  может возникать из-за нестабильности тока, создаваемого реальным генератором стабильного тока.

Полюса измерительной диагонали 3, 4 подключены измерительными лини ми св зи соответственно к инвертирующему и неинвертирующему входам дифференциального усилител  5. Резистор обратной св зи 6 одним полюсом подключен к выходу дифференциального усилител  5. другим с помощью вспомогательной линии св зи 7 - к полюсу 3 измерительной диагонали моста 1. Вход повторител  напр жени  8 подключен к узлу соединени  9 резистора обратной св зи 6 с вспомогательной линией св зи 7. Выход повторител  напр жени  8 подключен к инвертирующему входу сумматора 10. Неинвертирующий вход сумматора 10 подключен к выходу дифференциального усилител  5. Повторитель напр жени  выполн ет функцию выделени  падени  напр жени  на дополнительной линии св зи 7. без потреблени  тока из узла 9.

Работает устройство следующим образом . При воздействии измер емой деформации Е на плечи тензометрического моста 1 их сопротивление измен етс , и поэтому в полюсе 3 измерительной диагонали возникает ток разбаланса 1Р:

lp bf е,

где 0 - ток питани  моста;

S - коэффициент тензочувствительно- сти тензорезисторов.

Этот ток, протекает по вспомогательной линии св зи 7 и через резистор обратной св зи 6 (вход повторител  напр жени  8  вл етс  высокоомным и тока не потребл ет} создает падение напр жени  на выходе дифференциального усилител  5, равное

иду 1р(глс + Roc) - 1о | е глс + to -| Roc,

где Roc - сопротивление резистора обратной св зи;

Глс сопротивление вспомогательной линии св зи.

На вход повторител  напр жени  8 подаетс  напр жение 1)Лс, падающее на сопротивление вспомогательной линии св зи 7, т.е.

-Уде ipOic lo n Јi глс ,

Такое же напр жение будет и на выходе повторител  напр жени  8 и инвертирующем входе сумматора 10. Напр жение UBMX 10 на выходе сумматора 8 равно разности напр жений на его входах;

15

со

Увых Уду - и с - lo 7f Ј. Г с + о-| Ј ROC

-1о|еглс 1о|еНос.

Из полученного выражени  видно, что

выходной сигнал тензометрического устройства не зависит от сопротивлени  линии св зи, следовательно, повышаетс  точность измерени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Тензометрическое измерительное устройство , содержащее тензометрический мост, источник стабилизированного тока, шины которого соединены питающими лини ми св зи с диагональю питани  тензометрического моста, дифференциальный усилитель, инвертирующий и неинвертирующий входы которого соединены измерительными лини ми св зи с вершинами измерительной диагонали тензометрического моста, и резистор обратной св зи, один конец которого соединен вспомогательной линией св зи с той вершиной измерительной диагонали тензометрического моста, с которой соединен инвертирующий

   вход дифференциального усилител , а другой конец соединен с выходом дифференциального усилител ,отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности за счет исключени  вли ни  на выходной сигнал устройства изменений сопротивлени  вспомогательной линии св зи, оно снабжено повторителем напр жени , вход которого соединен с общей точкой вспомогательной линии св зи и резистора обратной св зи.и

   сумматором с инвертирующим и неинвертирующим входами, соединенными соответственно с выходами повторител  напр жени  и дифференциального усилител .