10.4. Можно ли осуществлять стабилизацию по амплитуде напряжения питания измерительной цепи? (надо, нарисовать простейший стабилизатор напряжения).

Стабилизация напряжения питания измерительной цепи необходима, т.к. от этого зависит точность преобразования деформации в электрический сигнал.

Простейшим стабилизатором напряжения является стабилизатор на кремниевом стабилитроне. Рассмотрим простейший параметрический стабилизатор напряжения, построенный на основе стабилитрона (схема приведена ниже):

Iст - ток через стабилитрон

Iн - ток нагрузки

Uвых=Uст - выходное стабилизированное напряжение

Uвх - входное нестабилизированное напряжение

R₀ - балластный (ограничительный, гасящий) резистор

10.5. Если измерительная цепь питается переменным напряжением, то как можно улучшить помехозащищенность усилителя сигналов?

Для улучшения помехозащищенности устройств, работающих на одной частоте, следует применять избирательные усилители или полосовые фильтры.

10.6. Как выполнить усилитель сигналов измерительной цепи так, чтобы внешние наводки оказывали минимальное влияние?

Для снижения влияния наводок усилитель должен иметь дифференциальный вход.

Выходное напряжение моста усиливается с помощью дифференциального усилителя с высоким входным сопротивлением – это позволяет уменьшить влияние внешних наводок.

10.7. Как выбрать частоту напряжения питания измерительной цепи, если известна максимальная частота переменных измеряемых деформаций?

Частоту напряжения питания измерительной цепи следует брать не менее, чем в 10 раз больше максимальной частоты измеряемого сигнала.

Повысить выходной сигнал можно при питании тензорезисторов импульсным током при условии, что постоянная времени нагрева тензорезистора намного больше периода T следования импульсов. Амплитуда импульсов по сравнению с действующим током может быть увеличена в ,t₀-длительность импульсов. Минимальная допустимая длительность импульсов ограничивается переходными процессами установления токов в измерительной цепи. Из этого условия выбирается частота питающего напряжения. Питающее напряжение или ток должны быть стабилизированы. Основным фактором, определяющим выбор измерительной цепи тензорезисторов, является возможность коррекции температурных погрешностей нуля и чувствительности. При дифференциальном включении тензорезисторов в два соседних плеча моста удаётся понизить температурную погрешность нуля в 10-20 раз.

В качестве источника питания в этих схемах используются стабилизаторы напряжения или тока. При питании схемы переменным током необходимо учитывать наличие относительно больших ёмкостей (10-100 пФ) между проводящим элементом тензорезисторов и деталью на которую они наклеиваются. Поскольку одна из точек измерительной схемы, как правило, заземляется и соединена таким образом с металлической деталью, эти ёмкости оказываются включенными в схему.

10.8. Нарисуйте возможную схему усилителя измерительных сигналов, выполненного на основе трех микросхем операционных усилителей?

Предпочтительно использовать следующее каскадное включение трёх ОУ:

Первый каскад DA1,DA2 усиливает дифференциальный сигнал в (R1+R2+R3/R1) раз и коэффициент передачи для синфазного напряжения =1, следовательно дифференциальный сигнал усиливается без усиления синфазного сигнала. Второй каскад на DA3 в дифференциальном включении усиливает дифференциальный сигнал в R5/R4 раз. Такая схема имеет высокий входной импеданс и обеспечивает большое усиление и лучший коэффициент ослабления синфазного сигнала по сравнению со схемой на одном ОУ. Коэффициент усиления стабилизируется при помощи ОС, т.к. Кос=К/(1+К) коэффициент усиления усилителя охваченного обратной связью. Относительное изменение коэффициента усиления усилителя, охваченного отрицательной ОС, вызванное относительным изменением коэффициента усиления самого усилителя, уменьшается в 1+K раз, что повышает стабильность коэффициента усиления.

10.9. Как можно преобразовать переменное выходное напряжение усилителя в постоянное? Нарисуйте простейшие схемы детекторов, которые позволяют осуществить преобразование измерительных сигналов переменного тока в постоянное напряжение.

Переменное напряжение преобразуется в постоянное с помощью выпрямительных устройств, выполняющих функцию детектора.