RU43635U1

RU43635U1 - TENZOMETRIC DEVICE

Info

Publication number: RU43635U1
Application number: RU2004130885/22U
Authority: RU
Inventors: Г.И. Буранов; В.А. Котляров; А.А. Рысаков; О.Л. Гусаренко
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие Летно-исследовательский институт имени М.М. Громова
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2005-01-27

Abstract

Тензометрическое устройство, содержащее последовательно соединенные тензомост, коммутатор сигналов, дифференциальный усилитель, усилитель с программируемым коэффициентом усиления. аналоговый фильтр и фильтр с программируемыми частотами среза, а также основной блок управления, вход которого соединен с выходом фильтра с программируемыми частотами среза, первый выход соединен с коммутатором сигналов, второй выход с дифференциальным усилителем, третий выход - с усилителем с программируемым коэффициентом усиления, четвертый выход - с фильтром с программируемыми частотами среза, а управляющий вход - с выносным пультом управления, и, с целью повышения точности измерения, оно снабжено блоком управления балансировкой в полете, вход которого соединен с пультом пилота, а выход - с основным блоком управления.A strain gauge device containing a series-connected strain gage, a signal switch, a differential amplifier, a programmable gain amplifier. an analog filter and a filter with programmable cutoff frequencies, as well as the main control unit, the input of which is connected to the output of the filter with programmable cutoff frequencies, the first output is connected to a signal switch, the second output is with a differential amplifier, the third output is with a programmable gain amplifier, fourth the output is with a filter with programmable cutoff frequencies, and the control input is with an external control panel, and, in order to increase the measurement accuracy, it is equipped with a balancing control unit in ete, whose input is connected to the remote pilot and the output - to the main control unit.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к тензоометрин, и может быть использовала для измерения деформаций при испытаниях летательных аппаратов на флаттер.The utility model relates to measuring equipment, namely to tensometrin, and can be used to measure deformations in aircraft tests for flutter.

Известно тензометрическое устройство с автоматической балансировкой измерительного канала, содержащее тензомост, усилитель с программируемым коэффициентом усиления, аналоговый фильтр, аналого-цифровой преобразователь, цифровой фильтр и блок управления -КАМ-500 data-book (асrа control ltd, Ireland, 2001.)A strain gauge device with automatic balancing of the measuring channel is known, which contains a strain gage, a programmable gain amplifier, an analog filter, an analog-to-digital converter, a digital filter and a control unit -KAM-500 data-book (ACRA control ltd, Ireland, 2001.)

Автоматическая балансировка в устройстве осуществляется в начале процесса измерения подачей в измерительную диагональ тензомоста. компенсирующего напряжения от блока управления, работа которого заранее программируется от внешнего компьютера.Automatic balancing in the device is carried out at the beginning of the measurement process by feeding the strain bridge to the measuring diagonal. compensating voltage from the control unit, the operation of which is pre-programmed from an external computer.

Недостатком устройства является невозможность балансировки измерительного канала за короткий интервал времени в произвольный момент процесса измерения.The disadvantage of this device is the inability to balance the measuring channel for a short time interval at an arbitrary moment of the measurement process.

Наиболее близким к полезной модели по технической сущности является тензометрическое устройство, содержащее тензомост коммутатор сигналов, дифференциальный усилитель, усилитель с программируемым коэффициентом усиления, аналоговый фильтр, фильтр с программируемыми частотами среза, блок управления и выносной пульт управления - (16 СУ 27 Б Руководство по технической эксплуатации, Летно- исследовательский институт им. М.МГромова, Россия, 2001 г., ЛИИ ФГУП).Closest to the utility model in technical essence is a strain gauge device containing a strain gage signal switch, a differential amplifier, a programmable gain amplifier, an analog filter, a filter with programmable cut-off frequencies, a control unit and an external control panel - (16 SU 27 B Technical Manual operation, Flight Research Institute named after M.MGromov, Russia, 2001, LII FSUE).

В данном устройстве автоматическая балансировка измерительного канала осуществляется подачей компенсирующего напряжения в. цепь смещения дифференциального усилителя от блока управления. Режим автоматической балансировки устанавливается с помощью выносного пульта управления и может быть реализован в произвольный момент времени оператором на борту летательного аппарата или непосредственно летчиком.In this device, the automatic balancing of the measuring channel is carried out by applying a compensating voltage c. differential amplifier bias circuit from the control unit. The automatic balancing mode is set using the remote control panel and can be implemented at any time by the operator on board the aircraft or directly by the pilot.

Недостатком устройства является длительность (несколько секунд) процесса выбора режима балансировки путем нажатия комбинации клавиш на выносном пульте управления. Выполнение данной операции летчиком в критических режимах полета отвлекает его внимание от процесса пилотирования.The disadvantage of this device is the duration (several seconds) of the process of choosing a balancing mode by pressing a combination of keys on the remote control panel. Performing this operation by the pilot in critical flight modes distracts his attention from the piloting process.

Недостатки этого тензометрического устройства снижают точность измерения при испытаниях летательных аппаратов на флаттер, так как до выхода на очередной режим измерения элементы конструкции летательного аппарата могут иметь деформацию такой величины, от действия которой напряжение на выходе тензометрического устройства может достигать предельных значений или выйти за диапазон измерения.The disadvantages of this strain gauge device reduce the accuracy of the test when flying aircraft for flutter, since before entering the next measurement mode, the structural elements of the aircraft can have a deformation of such magnitude that the voltage at the output of the strain gauge device can reach limit values or go beyond the measurement range.

Цель создания полезной модели - повышение точности измерения при испытаниях летательного аппарата на флаттер за счет оперативной балансировки измерительного канала тензометрического устройства пилотом летательного аппарата в полете при подготовке к очередному режиму испытаний.The purpose of creating a utility model is to increase the accuracy of measurements when testing the aircraft for flutter due to the operational balancing of the measuring channel of the strain gauge device by the pilot in flight in preparation for the next test mode.

Цель достигается тем. что тензометрическое устройство, содержащее последовательно соединенные тензометрический мост. коммутатор сигналов- дифференциальный усилитель, усилитель с программируемым коэффициентом усиления, аналоговый фильтр и фильтр с программируемыми частотами среза, а также основной блок управления, вход которого соединен с выходом фильтра с программируемыми частотами среза, первый выход соединен с The goal is achieved by that. that is a strain gauge device comprising a strain gauge bridge connected in series. the signal switch is a differential amplifier, a programmable gain amplifier, an analog filter and a filter with programmable cutoff frequencies, as well as a main control unit whose input is connected to the output of the filter with programmable cutoff frequencies, the first output is connected to

коммутатором сигналов, второй выход - с дифференциальным усилителем, третий выход - с усилителем с программируемым коэффициентом усиления, четвертый выход- с фильтром с программируемыми частотами среза, а вход управления - с выносным пультом управления, снабжено блоком управления балансировкой в полете, вход которого соединен с пультом пилота, а выход - с основный блоком управления.a signal switch, the second output with a differential amplifier, the third output with an amplifier with programmable gain, the fourth output with a filter with programmable cutoff frequencies, and the control input with an external control panel, equipped with a flight balancing control unit, the input of which is connected to the pilot’s console, and the output is with the main control unit.

Таким образом создана полезная модель- устройство, содержащее последовательно соединенные тензомост, коммутатор сигналов, дифференциальный усилитель, усилитель с программируемым коэффициентом усиления, аналоговый фильтр и фильтр с программируемыми частотами среза, а также основной блок управления, вход которого соединен с выходом фильтра с программируемыми частотами среза, первый выход соединен с коммутатором сигналов, второй выход- с дифференциальным усилителем, третий выход - с усилителем с программируемым коэффициентом усиления, четвертый выход -с фильтром с программируемыми частотами среза- а управляющий вход - с выносным пультом управления, отличающееся тем, что. оно снабжено сроком управления балансировкой в полете, вход которого соединен с пультом пилота, а выход - с основным блоком управления.Thus, a useful model has been created - a device containing a strain gauge bridge, a signal switch, a differential amplifier, a programmable gain amplifier, an analog filter and a filter with programmable cutoff frequencies, and a main control unit whose input is connected to the output of the filter with programmable cutoff frequencies , the first output is connected to a signal switch, the second output is with a differential amplifier, the third output is with a programmable gain amplifier, the fourth output - with a filter with programmable cutoff frequencies - and the control input - with an external control panel, characterized in that. it is equipped with a flight balancing control term, the input of which is connected to the pilot’s console, and the output is connected to the main control unit.

На рис.1 показана блок-схема тензометрического устройства с автоматической балансировкой измерительного канала от пульта пилота в ходе проведения испытаний.Figure 1 shows a block diagram of a strain gauge device with automatic balancing of the measuring channel from the pilot’s console during testing.

Устройство содержит последовательно соединенные тензодатчик 1, коммутатор сигналов 2. дифференциальный усилитель 3. усилитель с программируемым коэффициентом усиления 4. аналоговый фильтр 5 и фильтр с программируемыми частотами среза 6, основной блок управления 7. вход которого соединен с выходом фильтра с программируемыми частотами среза 6,первый выход - с коммутатором сигналов 2, второй выход - с дифференциальным усилителем 3, третий The device contains a series-connected strain gauge 1, a signal switch 2. a differential amplifier 3. an amplifier with a programmable gain 4. an analog filter 5 and a filter with programmable cutoff frequencies 6, the main control unit 7. whose input is connected to the output of the filter with programmable cutoff frequencies 6, the first output is with a signal switch 2, the second output is with a differential amplifier 3, the third

выход - с усилителем с программируемым коэффициентом усиления 4, четвертый выход - с фильтром с программируемыми частотами среза 6, первый управляющий вход соединен с выносным пультом управления 8, а также блок управления балансировкой в полете 10. выполненный в виде последовательно соединенных формирователей строб-импульса 11 и кода команды балансировки 12, причем вход формирователя строб-импульса 11 соединен с пультом пилота 9, а выход формирователя кода команды балансировки 12 - со вторым управляющим входом основного блока управления 7.the output is with an amplifier with a programmable gain of 4, the fourth output is with a filter with programmable cutoff frequencies of 6, the first control input is connected to an external control panel 8, as well as a control unit for balancing in flight 10. made in the form of serially connected strobe-pulse formers 11 and a balancing command code 12, wherein the input of the strobe-pulse shaper 11 is connected to the pilot console 9, and the output of the balancing command-shaper 12 is connected to the second control input of the main control unit 7.

Устройство работает следующим образом. В процессе предполетной подготовки с помощью выносного пульта управления 8, оператор выбирает режимы работы тензометрнческого устройства. В режиме коэффициент усиления" устанавливается требуемый коэффициент усиления программируемого усилителя 4. в режиме "частота среза" устанавливается частота среза программируемого фильтра нижних частот 6, в режиме "балансировка" оператор управляет балансировкой измерительного канала. Коды установленных коэффициента усиления, частоты среза, а также величины и знака компенсирующего напряжения балансировки сохраняются в энергонезависимой памяти основного блока управления 7 до следующих установок и при каждом включении тензометрического устройства коды коэффициента усиления и частоты среза поступают соответственно на программируемый усилитель 4 и программируемый фильтр 6; на вход смещения дифференциального усилителя 3 поступает компенсирующее напряжение- определяемое кодами величины и знака.The device operates as follows. In the process of preflight preparation using the remote control 8, the operator selects the operating modes of the strain gauge device. In the gain coefficient mode, the required gain of the programmable amplifier is set 4. in the "cutoff frequency" mode, the cutoff frequency of the programmable low-pass filter is set to 6, in the "balancing" mode the operator controls the balancing of the measuring channel. Codes of the set gain, cutoff frequency, and values and the sign of the balancing compensating voltage are stored in the non-volatile memory of the main control unit 7 until the following settings and each time the strain gauge is turned on of device codes the gain and cutoff frequency respectively fed to the programmable amplifier 4 and the programmable filter 6, to the differential amplifier input 3 receives offset compensating stress-determined codes the magnitude and sign.

Правильность работы тензометрического устройства проверяется в режимах "калибровка" (по трем уровням входного сигнала), "проверка целостности тензомоста", "проверка коэффициента усиления", "проверка частоты среза" и "измерение". Соответствующие уровни проверочных The correct operation of the strain gauge device is checked in the "calibration" (by three levels of the input signal), "check the integrity of the strain gage", "check the gain", "check the cutoff frequency" and "measurement". Relevant Verification Levels

сигналов поступают с блока управления 7 на вход дифференциального усилителя 3 через коммутатор сигналов. 2. В последнем режиме проверяется сбалансирование ста измерительного канала тензометрического устройства.the signals are received from the control unit 7 to the input of the differential amplifier 3 through the signal switch. 2. In the last mode, the balance of the hundredth measuring channel of the strain gauge device is checked.

В процессе летных испытаний тензометрический мост 1 преобразует механические усилия в электрический сигнал, который через коммутатор сигналов 2 поступает на вход дифференциального усилителя 3, усиливается дифференциальным усилителем 3 н программируемым усилителем 4, фильтруется фильтрами 5 и 6 и поступает на вход основного блока управления 7, далее - на бортовой регистратор.During flight tests, the strain gauge bridge 1 converts mechanical forces into an electrical signal, which is fed to the input of the differential amplifier 3 through the signal switch 2, amplified by a differential amplifier 3 and a programmable amplifier 4, filtered by filters 5 and 6, and fed to the input of the main control unit 7, then - to the on-board recorder.

К моменту выхода летательного аппарата на исследуемый режим испытаний элементы его конструкции могут иметь деформацию такой величины, от действия которой выходное напряжение канала тензометрического устройства будет достаточно большим и на исследуемом режиме может выйти за пределы шкалы измерения. Чтобы этого не произошло, на горизонтальном разгонном участке перед исследуемым режимом летчик проводит балансировку измерительного канала..By the time the aircraft enters the test mode under investigation, its structural elements may have a deformation of such a magnitude that the output voltage of the strain gauge device channel will be large enough and may go beyond the measurement scale in the mode under investigation. To prevent this from happening, the pilot performs balancing of the measuring channel on a horizontal booster section before the test mode.

Команда на балансировку вырабатывается блоком управления балансировкой в полете 10 при кратковременном нажатии летчиком единственной кнопки пульта пилота 9. Факт срабатывания кнопки отслеживается летчиком по загоранию индикатора на пульте пилота 9. При срабатывании коммутационных элементов кнопки в цепях могут возникнуть помехи от переходных процессов и дребезга контактов. Формирователь строб-импульса 11 подавляет эти сложные помехи и вырабатывает единственный строб-импульс, залу екающий формирователь кода команды балансировки 12. Команда пересылается в основной блок управления 7. далее происходит обычный процесс балансировки измерительного канала тензометрического устройства - основной блок управления вырабатывает компенсирующее напряжение, которое The balancing command is generated by the flight balancing control unit 10 when the pilot briefly presses the only button on the pilot’s remote control 9. The fact that the button is triggered is monitored by the pilot by the indicator light on the pilot’s remote control 9. When the switching elements of the button are triggered, interference from transient processes and contact bounce can occur. The strobe pulse generator 11 suppresses these complex noises and generates a single strobe pulse, which covers the balancer command code generator 12. The command is sent to the main control unit 7. Then the usual process of balancing the measuring channel of the strain gauge device occurs - the main control unit generates a compensating voltage, which

поступает в цепь смещения дифференциального усилителя 3. При достижении баланса (заданного выходного напряжения) основной блок управления 7 фиксирует и запоминает коды величины и фазы компенсирующего напряжения. Выходное напряжение канала обычно устанавливается в середину диапазона измерения, поэтому деформация элементов конструкции летательного аппарата при воздействии усилий на исследуемом режиме измеряется с высокой точностью. Длительность всего процесса балансировки не превышает 2-3 секунд.enters the bias circuit of the differential amplifier 3. When the balance is reached (specified output voltage), the main control unit 7 captures and stores codes for the magnitude and phase of the compensating voltage. The output voltage of the channel is usually set in the middle of the measurement range, therefore, the deformation of the structural elements of the aircraft when exposed to forces in the studied mode is measured with high accuracy. The duration of the entire balancing process does not exceed 2-3 seconds.

Таким образом, данное тензометрическое устройство позволяет оперативно проводил» балансировку измерительного канала в процессе проведения испытаний летательного аппарата на флаттер, что значительно повышает точность измерений.Thus, this strain gauge device allows you to quickly "balance the measuring channel in the process of testing the aircraft for flutter, which significantly increases the accuracy of the measurements.

Claims

1. A strain gauge device comprising a strain gauge bridge, a signal switch, a differential amplifier, a programmable gain amplifier, an analog filter, a filter with programmable cutoff frequencies, a main control unit whose input is connected to the output of the filter with programmable cutoff frequencies, the first output is connected to a signal switch, the second output with a differential amplifier, the third output with an amplifier with a programmable gain, the fourth output with a filter with programmable cutoff frequencies, and the control input with a remote control panel, characterized in that it is equipped with a pilot panel, a flight balancing control unit made in the form of series-connected formers: strobe-pulse and balancing command code, while the input of the unit is connected to the remote control pilot, and the output is with the main control unit.

2. The device according to claim 1, characterized in that the pilot’s console is equipped with a single button for instantly turning on and (or) turning off the process of balancing the measuring channel by the pilot.