ИМИТАТОР ВЫХОДНЫХ СИГНАЛОВ ТЕНЗОРЕЗИСТОРОВ
SIMULATOR OF SIGNALS OF RESISTOR STRAIN GAGE

Имитатор выходных сигналов тензорезисторов относится к технике метрологии для проверки и аттестации вторичных тензоизмерительных приборов.
Известен имитатор выходных сигналов тензорезисторов, предназначенный для метрологической поверки, аттестации и наладки вторичных тензометрических приборов, содержащий мостовую или полумостовую схему, набор электромагнитных реле, контактные пары которых коммутируют в плечи измерительной схемы ту или иную комбинацию из набора постоянных резисторов [1]. Такой имитатор имеет ограниченный набор уровней разбаланса выходного сигнала, способен имитировать сигналы только статического характера, имеет небольшой ресурс из-за наличия механических контактов, не позволяет автоматизировать процесс проверки и аттестации вторичных тензоизмерительных преобразователей.
Из известных наиболее близким по технической сущности является имитатор выходных сигналов тензорезисторов [2], структурная схема которого приведена на фиг.1. Имитатор содержит имитирующую схему - измерительный мост 1, плечи которого образованы резисторами 2, 3, 4, 5, первый диод 6, два линеаризирующих резистора 7, 8, а также источник 9 образцового напряжения с выводами 10, 11. Выводы 12, 13 одной диагонали моста служат для подключения его к источнику 14 питания, выводы 15, 16 другой его диагонали являются информационными для вторичного прибора. Точка соединения первых выводов резисторов 7, 8 подключена к катоду диода 6, анод которого соединен с первым выводом диагонали питания. Второй вывод одного из этих резисторов соединен с одним из информационных выводов моста и одним из выводов 10 источника образцового напряжения, другой вывод которого соединен с вторым выводом другого из этих резисторов.
Работает устройство следующим образом. В зависимости от величины образцового напряжения Uоб изменяется сопротивление резисторов R2 или R4 измерительного моста, вследствие чего появляется приращение выходного напряжения имитатора выходных сигналов тензорезисторов.
Показанная на фиг.1 цепь из диода 17 и резисторов 18 и 19 обеспечивает, с одной стороны, компенсацию температурного влияния диодов и тем самым уменьшение температурной погрешности имитатора, с другой, взаимообратное изменение сопротивлений смежных плеч мостовой схемы от действия образцового напряжения, что приводит к удвоению выходного сигнала.
Недостатками этого имитатора выходных сигналов тензорезисторов являются нелинейность зависимости выходного сигнала (напряжения разбаланса моста) от величины образцового напряжения, температурная нестабильность выходного сигнала, обусловленные наличием в цепи задания разбаланса нелинейных элементов с высокой температурной чувствительностью (диодов), малый диапазон изменения напряжения разбаланса моста при приемлемой точности.
Цель изобретения - повышение точности и температурной стабильности задания напряжения разбаланса имитатора выходных сигналов тензорезисторов.
Поставленная цель достигается тем, что в имитатор выходных сигналов тензорезисторов, содержащий измерительный мост, выводы одной диагонали которого подключены к источнику питания, а выводы другой диагонали являются информационными выводами имитатора, источник образцового напряжения, линеаризующий резистор, второй вывод которого соединен с одним из информационным выводов моста, согласно предлагаемому изобретению введены дифференциальный усилитель, входы которого подключены к выходам измерительного моста, разностная схема, первый вход которой соединен с выходом источника образцового напряжения, а второй - с выходом дифференциального усилителя, и интегратор, вход которого соединен с выходом разностной схемы, а выход соединен с первым выводом линеаризующего резистора.
На фиг.2 приведена структурная схема предлагаемого имитатора выходных сигналов тензорезисторов. Имитатор состоит из измерительного моста 1, образованного прецизионными резисторами 2, 3, 4, 5, линеаризующего резистора 6, источника образцового напряжения (ИОН) 8, дифференциального усилителя (ДУ) 7, разностной схемы 9, интегратора 10.
Работает устройство следующим образом. При подаче на измерительный мост 1 напряжения питания Uп формируется выходной сигнал моста 1 - напряжение разбаланса Uвых, которое усиливается ДУ 7 в K раз (Uду=K·Uвых). Разностная схема 9 вычитает из напряжения Uоб, задаваемого ИОН 8, выходное напряжение Uду дифференциального усилителя 7. Полученная разность ΔU=Uоб-Uду поступает на интегратор 10. Выходное напряжение Uи интегратора изменяется при наличии разности ΔU, обеспечивая тем самым через линеаризующий резистор 6 изменение выходного напряжения Uвых измерительного моста 1 до тех пор, пока выходное напряжение Uду дифференциального усилителя 7 не станет равным напряжению Uоб, задаваемому ИОН 8. При этом Uду=K·Uвых=Uоб, откуда Uвых=Uоб/K.
Таким образом, имитатор обеспечивает высокую точность, температурную стабильность и широкий диапазон задания напряжения разбаланса измерительных тензомостов за счет изменения структуры имитатора и исключения из схемы нелинейных элементов, чувствительных к изменению температуры, автоматически поддерживает напряжение разбаланса Uвых, зависящее только от коэффициента усиления К дифференциального усилителя и напряжения Uоб источника образцового напряжения.
Источники информации
1. Руководство по эксплуатации 4Т2. 702.002РЭ. Имитатор выходных сигналов тензорезисторов образцовой ИСТ-1. Краснодарский завод "Тензоприбор", 1988, с.10-12.
2. Патент RU 2022363, C2, МПК 5 G05G 7/62, опубл. 30.10.1994 г.
3. Патент RU 2391692, C2, МПК 5 G05B 17/00, опубл. 10.06.2010 г.