Мостовое измерительное устройство

 

1. МОСТОВОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее задающий генератор, выход которого соединен с входами расширителя импульсов и элемента задержки, выход элемента задержки соединен с входом элемента стробирования, последовательно соединенные генератор двуполярных прямоугольных импульсов, мостовую измерительную схему, первый усилитель ,, блок подавления помех, второй усилитель и индикатор равновесия, при этом управляющий вход блока подавления помех подключен к выходу элемента стробирования, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения параметров Трехэлементного двухполюсника за счет компенсации низкочастотных помех, в него введены генератор двуполярных пилообразных импульсов , генератор двуполярных импульсов с изменением напряжения по закону квадратичной параболы, три формирователя импульсов управления и переключатель импульсов, вход которого соединен с выходом расширителя импульсов, а каладый из трех выходов его подключен к входу соответствующего формирователя импульсов управления, причем оба входа генераторов двуполярных прямоугольных импульсов, двуполярных пилообразных импульсов и двуполярных 9 импульсов с изменением напряжения по закону квадратичной параболы соединены с выходами соответствующих формирователей импульсов управления , а выходы двух последних генераторов подключены к входу мостовой измерительной схемы. 2. Устройство по П.1, о т л ичающееся тем, что форми00 рователь импульсов управления содержит два логических элемента И, одновибратор и инвертор, причем первые входы логических элементов И N9 и вход одновибратора соединены между собой и с входом формирователя, а вторые входы логических элементов И соединены с соответствующими выходами одновибратора, при этом выход первого логического элемента И соединен с первым выходом формирователя , а выход второго логического элемента И подк:ж чен к входу инвертора, выход которого соединен с вторым выходом формирователя.

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДМ СТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3?22915/24-21 (22) 09.04.84 (46) 30.09.85. Бюл. 1(36 (72) Г.И. Передельский, А.Н. Сапрыкин и В.П. Иванов (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики прй Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (53) 621.317.733 (088.8) (56) Алексеенко А.Г. и др. Применение аналоговых прецизионных ИС.

М.: Советское радио, 1980, с. 81, табл. 32.

Авторское свидетельство СССР

У 423055, кл. G 01 R 17/10, 1974.

Приборы и системы управления

Р 1, 1976, с. 31-33. (54)(57) 1. МОСТОВОЕ .ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ

УСТРОЙСТВО, содержащее задающий генератор, выход которого соединен с входами расширителя импульсов и элемента задержки, выход элемента задержки соединен с входом элемента стробирования, последовательно соединенные генератор двуполярных прямоугольных импульсов, мостовую измерительную схему, первый усилитель,, блок подавления помех, второй усилитель и индикатор равновесия, при этом управляющий вход блока подавления помех подключен к выходу элемента стробирования, о г л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения параметров трехэлементного двухполюсника за счет компенсации низкочастотных помех, в него введены генератор двуполярных пилообразных импульсов, генератор двуполярных импульсов с изменением напряжения по закону квадратичной параболы, три формирователя импульсов управления и переключатель импульсов, вход которого соединен с выходом расширителя импульсов, а каждый из трех выходов его подключен к входу соответствующего формирователя импульсов управления, причем оба входа генераторов двуполярных прямоугольных импульсов, двуполярных пилообразных импульсов и двуполярных импульсов с изменением напряжения по закону квадратичной параболы соединены с выходами соответствующих формирователей импульсов управления, а выходы двух последних генераторов подключены к входу мостовой измерительной схемы.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что формирователь импульсов управления содержит два логических элемента И, одновнбратор и инвертор, причем первые входы логических элементов И и вход одновибратора соединены между собой и с входом формирователя, а вторые входы логических элементов И соединены с соответствующими выходами одновибратора, при этом выход первого логического элемента И соединен с первым выходом фор мирователя, а выход второго логического элемента И подключен к входу инвертора, выход которого соединен с вторьм выходом формирователя.

1182412

Изобретение относится к измери--. тельной технике и предназначено для измерения параметров трехэлемептных двухполюсников с помощью мостовой измерительной схемы на импульсном питании при высоком уровне низкочастотных помех.

Цель изобретения — повышение точности измерения параметров трехэлементного двухполюснчка за счет комleHcalIIIv низкочастотных помех.

11а фиг.1 приведена функциональная электгическая схема г1редлагаемого устройства на фиг.2 вЂ,циаграммы, поясняющие его работу.

11остовое измерительное устройство содержит задающий генератор 1, соецинен11ый с расширителем 2 пульсов и элементoM 3 HH|JP1JJKKH, Bbl ход которого соединен с элементом

4 стробирования, переключатель 5 импульсов, соединенный с расширителем 2 импульсов. кажцый из трех выходов перекг1ючателя 5 подключен к входу соответствующего формирователя 6-8 импульсон управления., состоящегo из двух логических элементов И 9.1 и 9.2, одновибратора

10 и инвертора 11, Первые входы логических элементов И 9.1 и 9.? и вход одновибратора 10 обьединены и образуют вход формирователя 6, а вторие входы логических элементов И 9.1 и 9.2 соединены с выходами одновибратора 10, а выход логического элемента И 9.2 подключен к инвертору 11, выходы логического элемента И 8 и инвертора I I образуют выходы формирователя 6, генераторы 12-14 двуполярных прямоугольных, пилообразных и импульсон с изменением напряжения :o закону квадратичной параболы соответственно, входы которых подключены к выходам соотнетствующих формирователей

6-8, а выходы соединены с входом мостовой измерительной схемы 15, образованной двумя идентичными нетнями. Плечо сравнения первой ветви состоит из образцового резистора

16, параллельно которому включены последовательно соед1 IPHI1ые Об разцовые конденсатор 17 и резистор 18, н плечо сравнения второй ветви включен обьект 19 измерения, экви.налентная схема которого представляет трехэлементный двухполюсник, образованный резистором 20, гарал10 I5

2Q

ЗС

Щ

45 с 11

С лельно которому включены последовательно соециненные конденсатор 21 и резистор 22, а резисторы 23 и 24 образуют плечи отношения моста.

Устройство содержит также первый усилитель 25, блок 26 подавления помех, содержащий два ключа-гропускателя 27 и 28, первые входы которых объединены и образуют вход блока ?6, вторые входы ключей-пропускателей также объединены и образуют управляющий вход блока 26, а выходы ключей-пропускателей через фиксирующие конденсаторы 29 и 30 соединены соответственно с входами дифференциального усилителя 31, выход которого образует выход блока 26.

Кроме того устройство содержит также второй усилитель 32 и индикатор 33 равновесия.

Задающий генератор 1, расширитель 2 импульсов, элементы 3 и 4 задержки и стробиронания реализованы на микросхемах серии К218. В качестве переключателя 5 импульсов применен обычный механический переключатель. Формирователи 6 — 8 импульсов управления реализованы на микросхемах серии К155. В качестве генератора 12 двуполярных прямоугольных импульсов применена микросхема серии К140. Генераторы 13 и

14 пилообразных и квадратичных импульсов реализованы на интеграторах, на микросхемах серии К140, на которых реализованы также усилители

25, 31 и 32. Блок 26 подавления помех собран по известной схеме.

В качестве индикатора 33 равновесия при испытаниях применялся осциллограф С1-55.

Кроме того, на фиг.2 обозначены: тактовые импульсы 34 задающего генератора 1, импульсы 35 на выходе расширителя импульсов 2, импульсы

36 и 37 на первом и втором выходах формирователя 6 импульсов управления соответственно, импульсы 38-40 на входе мостовой схемы 15, поступающие с генераторов 12 — 14, импульсы 41 неравновесия на выходе мостовой измерительной схемы 15, выхоцные импульсы 42 элемента 4 стробировапия, импульсы 43 на выхоце дифференциального усилителя 31.

Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор 1 нырабатывае1 последовательность тактовых импуль1182-! 12 4

35

55 сов 34, поступающую на входы расширителя 2 импульсов и элемента 3 задержки. Выходные импульсы 35 распп ритепя 2 через переключатель 5 импульсов поступают на вход первого формирователя 6 импульсов управления, на нервом и втором выходах которого появляются парные разнополярные импульсы 36 и 37, длительностью t> = 0,5 гн (где — г. длительность импульсов 35 на выходе расширителя 2), которые поступают на входы генератора 12 парных разнополярных прямоугольных импульсов.

Выходные импульсы 38 генератора 12 поступают в питающую диагональ мостовой схемы 15. Напряжение неравновесия (импульсы 41) мостовой схемы 15 через усилитель 25, поступает на вход блока 26 подавления помех. Ключи-пропускатели 27 и 28, управляемые по вторым входам стробирующими импульсами 42 с выхода элемента 4 стробирования осуществляют выделение из частей двуполярного импульса 41 неравновесия участков с плоской вершиной, амплитуды которых запоминаются фиксирующими конденсаторами 29 и 30. Стробирующие импульсы 42, поступающие с выхода элемента 4 стробирования, задержаны относительно начала питающих мост импульсов 38-40 на отрезок времени

С определяемый элементом 3 задерж) и ки. Отрезок времени ь выбирается заведомо больше длительности переходных процессов в мостовой схеме

15, после окончания которых вершина импульсов 41 неравновесия становится плоской.

Так как длительность питающих импульсов 38 невелика, то значение напряжения низкочастотной помехи Uä практически постоянно во ( время их действия, поэтому в дифференциальном усилителе 31 происходит взаимная компенсация помех, действующих во время положительной и отрицательной частей питающих импульсов 38. Таким образом, амплитуда выходного напряжения (импульсы 43) дифференциального усилителя 31 определяется степенью рассогласования мостовой схемы 15, а знак рассогласования зависит от очередности чередования положительной и отрица— тельной частей импульса. Выходной сигнал 43 усилителя 31 усиливается н нормируется по амплитуде усилителем 32 и поступает на индикатор 33 равновесия. При приведении к состоянию равновесия мостовой схемы 15 по первому параметру (резистор ?0) исследуемого двухполюсника 19, которое осуществляется изменением величины сопротивления образцового резистора 16, выходной сигнал усилителя 31 отсутствует, состояние равновесия фиксируется индикатором 33 равновесия. Затем выходные импульсы

35 раснп рителя 2- импульсов через гереключатель 5 импульсов подаются на вход формирователя 7 импульсов управления. Импульсы 36 с первого выхода формирователя 7 поступают на первый вход генератора 13 двуполярных пилообразных импульсов, а импульсы 37 со второго выхода формирователя 7 поступают на второй вход генератора 13. Выходные парные разнополярные импульсы 39 линейноизменяющейся формы генератора 13 поступают в питающую диагональ мостовой схемы 15. Так как мостовая схема 15 приведена в состояние равновесия по первому параметру (резистор 20), то после окончания переходных процессов вершина импульсов 41 неравновесия на измерительной диагонали мостовой схемы 15 становится плоской, поэтому взаимная компенсация помех действующих .во время положительной и отрицательной частей питающих кмпульсов 39 в блоке 26 подавления помех и процесс уравновешивания по второму параметру (конденсатор 21), который выполняется изменением величины емкости образцового конденсатора 17, полностью аналогичен процессу уравновешивания мостовой схемы 15 по первому параметру (резистор 20).

После приведения мостовой схемы 15 к состоянию равновесия по второму параметру (конденсатор 21) выходные импульсы 35 расширителя 2 импульсов через переключатель 5 импульсов подаются на вход формирователя 8 импульсов управления. Импульсы 36 с первого выхода формирователя 8 поступают на первый вход генератора 14 двуполярных импульсов с изменением напряжения по закону квадратичной параболы„ а импульсы 37 с второго выхода формирователя 8 поступают на второй вход генератора 14. Выходные парные разнополяр1i 82412 ныо импульсы 40 с изменением напряRc .ния по квадратичному закону поступают н питающую диагональ мостовой схемы 15. Так как мостовая схема 15 приведена в состояние равновесия по первому и второму параметрам (резистор 20 и конденсатор 21), то после экончания переходяых процессов вершина импульсов

41 неравновесия на измерительной диагонали мостовой схемы 15 становится плоской, поэтому взаимная компенсация помех, действующих во время положительной и отрицательной

-чH. ":TE 1 питающих HMII)JIbC08 40 B блоке 26 подавления помех и процесс уравновешивания по третьему параметру (резистор 2?}„ выполняемыи изменением сопротивления образцового резистора 18, прртекают аналогично.

После завершения процесса уравновешивания по третьему параметру (резистор 22) берется отсчет искомых параметров 20-22, трехэлементного двухполюсника 19.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет измерять параметры физических обьектов, эквивалентная схема которых представляет собой трехвалентный двухполюсник в цеховых условиях с повышенным уровнем низкочастотных и сетевых помех, например, в тензометрических системах, обеспечивающих прочностной эксперимент больших конструкций, а также в комплексе с аппаратурой, имеющей высокий уровень собственных

2п низкочастотных помех.

1182412

Составитель В. Семенчук

Редактор Ы. Середа Техред А.Кикемезей Корректор M. Самборская

Заказ 6099/42 Тираж 747 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4