УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЕРКИ СИЛОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ДАТЧИКОВ С ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИМИ МОСТОВЫМИ СХЕМАМИ

Устройство для поверки силоизмерительных датчиков с тензометрическими мостовыми схемами
Полезная модель относится к испытательной технике и может быть использована для поверки, калибровки и контроля состояния силоизмерительных датчиков, используемых в различных отраслях народного хозяйства.
Известно устройство для калибровки или поверки бункерных весов, содержащее подъемник с захватом для образцового груза, закрепленный на корпусе весов (см. описание изобретения к заявке № 94038840, G 01 О 23/01, 1995 /1/). Недостатком известного устройства является ограниченность его использования, поскольку оно закрепляется на корпусе бункерных весов, а также сложность осуществления процедуры поверки и ее невысокая точность, обусловленная наличием одного образцового груза.
Известно устройство для поверки силоизмерительных датчиков, содержащее систему нагружения поверяемого датчика и блок регистрации и обработки данных в виде ЭВМ (см.описание к патенту США № 5092154, НКИ 83/1В, 1992 III}. Недостатком известного устройства является невысокая точность калибровки датчиков, обусловленная использованием механического моделирования реальной нагрузки.
Наиболее близким к заявляемому по своей технической сущности и достигаемому результату является устройство для поверки силоизмерительных датчиков, используемых в установках по определению неоднородностей автомобильных шин (см.описание к заявке ЕПВ № 541354, G 01 L 25/00, 1993 /3/). Устройство содержит систему нагружения повеMraCGOlG 23|01 GOIL 25|00
ряемого датчика, блок подачи напряжения на входную диагональ его тензометрического моста, блок регистрации напряжения с выходной диагонали моста, выполненного в виде аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и блок обработки данных, выполненный в виде ЭВМ.
Недостатком известного устройства является невысокая точность калибровки поверяемых датчиков. Это обусловлено нестабильностью выходного напряжения блока подачи напряжения на входную диагональ моста. Конечно, для проведения поверки можно подобрать источник напряжения с высокостабильными выходными параметрами, но это экономически нецелесообразно, т.к. такие приборы очень дороги.
Заявляемое в качестве полезной модели устройство для поверки силоизмерительных датчиков направлено на повышение точности их калибровки с использованием дешевых источников напряжения.
Указанный результат достигается тем, что устройство для поверки силоизмерительных датчиков с тензометрическими мостовыми схемами, содержит систему нагружения поверяемого датчика, блок подачи напряжения на входную диагональ моста, блок регистрации выходного напряжения с выходной диагонали в виде АЦП и блок обработки данных в виде ЭВМ, при этом АЦП выполнен двухканальным, с синхронным измерением величин на обеих входах, между блоком подачи напряжения и входной диагональю моста установлен делитель напряжения, вход которого соединен с блоком подачи напряжения, один выход соединен с одним каналом АЦП, второй - с входной диагональю моста, а выходная диагональ соединена со вторым входом АЦП, оба выхода которого соединены с ЭВМ..
Отличительными признаками заявляемого устройства являются:
- выполнение АЦП двухканальным, с синхронным измерением величин на обеих входах;
-установка между блоком подачи напряжения и входной диагональю моста делителя напряжения, вход которого соединен с блоком подачи напряжения, один выход соединен с одним каналом АЦП, второй с входной диагональю моста, а выходная диагональ соединена со вторым входом АЦП;
-соединение обеих выходов АЦП с ЭВМ.
За счет приведенных выше отличительных признаков достигается повышение точности калибровки. Действительно, поскольку напряжение от блока подачи напряжения подается на делитель, а с него на входную диагональ моста и одновременно на вход АЦП, то их соотношение, несмотря на дрейф величины напряжения с выхода блока подачи напряжения будет постоянным и, соответственно, отклик тензометрического моста на подаваемое напряжение в виде сигнала с выходной диагонали в каждый момент (при условии нагрузки к датчику) будет пропорционален входному напряжению. А поскольку АЦП синхронно определяет величину напряжения, попадаюш;его на его вход с делителя и выходной диагонали моста, то никакие колебания напряжения не повлияют на величину отношения этих двух сигналов между собой, а значит обеспечит высочайшую точность калибровки датчиков, поскольку это определяется коэффициентом деления или коэффициентом передачи делителя, точность которого определяется не точностью самих сопротивлений резисторов делителя, а точностью поддержания их отношения, которое при нормальных условиях эксплуатации практически неизменно. Кроме того, делитель выполняет функцию согласуюш,его устройства, обеспечивая подачу на АЦП сигнала в пределах номинальных значений для входов последнего.
Сущность заявляемого устройства поясняется примером его реализации и чертежом, на котором представлена его принципиальная блок-схема.
Устройство содержит систему нагружения поверяемого датчика, которая может быть выбрана из числа известных и на чертеже не показана, как не влияющая на достижение заявляемого результата, но являющаяся необходимой для функционирования в целом. В состав устройства входит блок 1 подачи напряжения, который выбирают из числа известных, выход которого соединен с входом делителя напряжения 2. Один выход делителя напряжения соединен с входной диагональю тензометрического моста 3 силоизмерительного датчика (сам датчик не показан и его конструктивное выполнение может быть любым), а второй с первым входом двухканального АЦП 4. Второй вход АЦП соединен с выходной диагональю тензометрического моста, его оба выхода - с входом ЭВМ 5. АЦП может быть выполнен в виде самостоятельного блока из числа известных или может быть выполнен в виде отдельной платы, входящей в состав ЭВМ, которая также может быть выбрана из числа известных.
Устройство работает следующим образом. Сначала на входную диагональ тензометрического моста 3 ненагруженного поверяемого датчика от блока подачи напряжения 1 через делитель 3 подается напряжение, например,  15 В (или любое другое в зависимости от типа тензорезисторов в поверяемых датчиках) и измеряется через АЦП 4 выходное напряжение с выходной диагонали тензометрического моста, величина которого регистрируется в памяти ЭВМ 5, снабженной соответствующим программным обеспечением.
Затем датчик закрепляют на базисной плите системы нагружения, известной из описания к свидетельству на полезную модель РФ № 15934 таким образом, чтобы силовое воздействие упруго деформировало участки датчика, на которых размещены тензорезисторы выходной диагонали. После этого к датчику прикладывают фиксированную нагрузку, а напряжение от блока 1 подают через делитель 2 на входную диагональ
тензометрического моста и на первый вход АЦП 4, на второй вход которого поступает сигнал с выходной диагонали тензометрического моста и оба сигнала, поступившие по обоим каналам на АЦП, одновременно измеряются, а результаты передаются в память ЭВМ для последующей обработки.
Затем к датчику прикладывают следующую фиксированную нагрузку и цикл измерений повторяют. Проведя последовательно ряд измерений со ступенчато увеличивающейся нагрузкой, проводят измерения со ступенчато уменьшающейся нагрузкой.
В зависимости от используемых программ на основании проведенных измерений можно построить для каждого датчика график погрешности квазистатической градуировочной характеристики, включающий кривые нагружения и разгрузки и позволяющий определить такие составляющие основной погрещности, как погрешность нуля, погрешность линейности, погрешность от гистерезиса, погрешность воспроизводимости и другие с очень высокой точностью, обусловленной использованием делителя напряжения и двухканального АЦП с синхронным измерением входных сигналов.