ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

При изменении механических нагрузок, деформаций, усилий с помощью тензометрических измерительных преобразователей применяют высокостабильные тензометрические усилители, которые не позволяют реализовать дистанционное измерение и кроме того, довольно дороги. Предлагается измерительный преобразователь с частотным выходом, позволяющий обойтись без специальных усилителей и реализовать дистанционное измерение.

На рис. 1 приведена схема прибора; на рис. 2 - графики, поясняющие работу преобразователя.

Прибор содержит тензорезисторы 1, источник 2 напряжения, оптроны 3 и 4, автогенераторы 5 и 6 и смеситель 7. Первые выходы тензорезисторов 1 соединены с первым выводом источника 2 напряжения, вторые их выводы через соответствующие лампы накаливания оптронов 3 и 4 соединены со вторым выводом источника 2 напряжения, впервые выводы фоторезисторов оптронов 3 и 4 соединены с общей шиной, а вторые - с частотозадающими цепями автогенераторов 5 и 6 соответственно, выводы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами смесителя 7, выход которого соединен с выходом устройства.

На рис. 2 приведены зависимости 8 - 10 частоты выходных сигналов автогенераторов 5 и 6 и смесителя 7 соответственно от измерения сопротивлений тензорезисторов 1 dr.

Прибор работает следующим образом.

Значение тока ламп накаливания оптронов 3 и 4 определяется выражением;

где u - напряжение питания моста;

r_l- сопротивление нити лампы накаливания оптрона при заданном напряжении питания;

r_т - сопротивление тензорезистора в состоянии равновесия (при отсутствии деформации);

dr - приращение сопротивления тензорезистора при наличии деформации.

где r₀; n - коэффициенты аппроксимации;

r=r_l+r_т

Известно, что частота автогенератора rc - определяется непосредственно значением сопротивления времязадающей цепи, следовательно:

где К ₁ - коэффициент пропорциональности.

На выходе смесителя соответственно определяется разность частот автогенератора 5 и 6:

Для случая одинаковых параметров оптронов и автогенераторов устройства, обозначив k ₁r ₀l ^nr/u=k окончательно получим:

При умножении и делении данного выражения на два, оно может быть преобразовано:

Таким образом, изменение сопротивлений тензорезисторов 1 приводит к изменению сопротивлений фоторезисторов оптронов 3 и 4, а это в свою очередь, приводит к изменению частот автогенераторов 5 и 6 и их разностной частоты. Выражение (5) определяет практически линейную зависимость, что доказано математически и подтверждается практикой.

Предлагаемое устройство кроме хорошей линейности проходной функции имеет высокую чувствительность и может быть использовано без дополнительных усилительных устройств. Чувствительность преобразователя. s=df _p/dr может достигать 10 ⁶ Гц /Ом, что позволяет фиксировать весьма малые деформации.