Пристрій для динамічного градуювання тензорезисторів

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для оценки и измерения динамических характеристик тензорезисторов. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому эффекту к предлагаемому устройству является устройство, содержащее упругий элемент с закрепленным на нем тензорезистором, электромагнитный возбудитель автоколебаний с усилителем и емкостной датчик перемещения с аналоговым преобразователем. Однако каждое в отдельности эти устройства не обеспечивают измерение и определение импульсной переходной характеристики тензорезистора как наиболее полной динамической характеристики. А также не позволяют проградуировать канал градуируемого тензорезистора по деформации и канал емкостного датчика по перемещению. В основу изобретения поставлена задача разработать устройство для динамической градуировки тензорезисторов, в котором обеспечено одновременное измерение выходного сигнала градуируемого тензорезистора и входного сигнала. Техническим результатом, который достигается при использовании изобретения, является определение импульсной переходной характеристики тензорезистора. А также возможность градуировки канала градуируемого тензорезистора по деформации и канала емкостного датчика по перемещению. Технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее упругий элемент, взаимодействующие с ним емкостной датчик и блок возбуждения колебаний, связанный с емкостным датчиком блок обработки и регистрации сигналов, согласно изобретению, введен связанный с блоком возбуждения колебаний, блоком обработки и регистрации сигналов запускающий тензорезистор, установленный на упругом элементе, который выполнен в виде стержня, блок возбуждения колебаний выполнен в виде электромагнитного ударника, взаимодействующего с одним торцом указанного стержня, с другим концом которого взаимодействует емкостной датчик. Кроме того, для расширения диапазона задаваемых нагрузок блок возбуждения для запуска ударника выполнен регулируемым по высоте. Указанное выполнение во-первых, дает возможность определения импульсной переходной характеристики, как наиболее полной динамической характеристики, позволяющей путем пересчета получить переходную характеристику, а также амплитудно-частотную, фазочастотную и комплексно-частотную, что дает возможность Определить двойную амплитуду динамической деформации на фиксированной частоте из амплитудно-частотной характеристики. Определение импульсной переходной характеристики становится возможным в результате введения в качестве образцового датчика емкостного датчика для измерения входного сигнала. Быстродействие емкостного датчика позволяет его рассматривать как предпочтительный по динамическим свойствам по отношению к градуируемому датчику. Однако для измерения входного сигнала может быть использован любой другой датчик перемещения или деформации по точности и инерционности превосходящий градуируемый датчик. Во-вторых, благодаря наличию блока обработки, в устройстве предусмотрен контроль чувствительности канала градуируемого тензорезистора по деформации. В-третьих, в предлагаемом устройстве блок возбуждения вследствие регулируемости по высоте позволяет устанавливать заданные нагрузки при использовании одного и того же упругого элемента и способствует воспроизводимости результатов. На фиг. 1 представлена схема устройства для динамической градуировки тензорезисторов; на фиг. 2 показаны временные зависимости выходных сигналов: а - тензорезистора, б - емкостного датчика. Устройство содержит упругий элемент 1, вдоль еси которого устанавливается градуируемый тензорезистор 2, закрепленный запускающий тензорезистор 3, при этом тензорезистор 3 соединен с блоком возбуждения колебаний б и блоком обработки сигналов 4, а тензорезистор 2 с блоком обработки сигналов 5, блок возбуждения колебаний 6 для запуска ударника 7, расположенный под упругим элементом емкостной датчик 8, закрепленный на противоположном ударяемому торце упругого элемента 1 и соединенный с ним блок обработки сигнала емкостного датчика 9, источник питания 10, генератор калиброванных импульсов 11, подключенный к регистрирующему прибору, и регистрирующий прибор 12 сигналов, снимаемых с блока обработки сигнала 4 запускающего тензорезистора, блока обработки сигнала 5 градуируемого тензорезистора и блока обработки сигнала 9 емкостного датчика. Динамическая градуировка тензорезистора осуществляется путем подачи на градуируемый тензорезистор импульса деформации и одновременного измерения выходных сигналов градуируемого датчика и образцового датчика, например, емкостного датчика. При этом расстояние между градуируемым тензорезистором и образцовым датчиком выбирается из условия отсутствия наложения отраженных импульсов. Устройство для динамической градуировки тензорезисторов работает следующим образом. При однократном ударе ударником 7 в упругом элементе 1 возникает и распространяется импульс деформации, воздействующий на запускающий тензорезистор 3, который через блок обработки 4 обеспечивает запуск регистрирующего прибора 12. Градуируемый тензорезистор 2 воспринимает импульс деформации и его выходной сигнал через блок обработки 5 поступает на вход одного канала регистрирующего прибора 12. Перемещение противоположного торца упругого элемента 1 фиксируется емкостным датчиком 8 и через блок обработки 9 одновременно подается на вход др угого канала регистрирующего прибора 12. Градуировку канала градуируемого тензорезистора 2 по деформации производят с помощью блока обработки сигнала 6. Градуировку по времени проводят при помощи вспомогательного генератора калиброванных сигналов 11. Градуировку канала емкостного датчика 9 производят сопоставлением выходного сигнала емкостного датчика x с расчетной величиной по формуле где h - отклонение луча осциллографа; С1 - измеряемая емкость датчика; do - зазор между пластинами емкостного датчика; Un - напряжение питания; Сдо - емкость емкостного датчика, К - коэффициент чувстви тельности. В результате работы устройства для динамической градуировки тензорезисторов на экране регистрирующего прибора 12 одновременно фиксируются временные зависимости выходных сигналов градуируемого датчика 2 и образцового датчика 8. Одной из нормируемых динамических характеристик преобразователей является импульсная переходная характеристика. Нами впервые обнаружено, что для тензорезисторов, характеризующи хся большими значениями длина/диаметр, возможно применение импульсной переходной характеристики, Из просмотренной литературы устройств, реализующих измерение импульсной переходной характеристики, авторами не выявлено. Импульсная переходная характеристика h(t - t) определяется по полученным временным зависимостям на регистрирующем устройстве из решения интегрального уравнения Вольтерра I рода. где y(t) - временная зависимость выходного сигнала градуируемого тензорезистора; χ(t) - временная зависимость выходного сигнала образцового датчика.