8. Литература

Лабораторный практикум по теории, машинам к технологии обработки металлов давлением /Под общ. ред. В.П. Северденко. - Мн.: Вышэйшая школа, 1975.

Лабораторная работа № 5 устройство и эксплуатация тензометрического усилителя утч-1

1. Цель работы

Практическое ознакомление с назначением, устройством, принципом действия, технической характеристикой и эксплуатацией усилителя УТЧ-1.

2. Общие сведения

Усилитель тензометрический четырехканальный типа УТЧ-1 предназначен для усиления сигналов тензодатчиков при измерении статических и динамических деформаций поверхностного слоя материала конструкции. Прибор позволяет регистрировать усиленный сигнал магнитоэлектрическим осциллографом Н 700 или самопишущим прибором Н 320-5. Прибор может работать с любым типом тензодатчиков, сопротивление которых находится в пределах 100*- 400 Ом. Каждый измерительный канал позволяет осуществить подключение тензодатчиков по мостовой или полумостовой схемам включения сигнала за счет использования энергии внешнего источника.

Усилителем называется устройство, в котором происходит усиление входного сигнала за счет использования энергии внешнего источника.

Основным показателем усилителя является коэффициент усиления. Коэффициентом усиления называется отношение выходной величины усилителя к входной (по мощности или напряжению). Точнее коэффициентом усиления следует назвать первую производную выходной координаты по входной.

Коэффициент усиления по мощности колеблется от 10 до 10 . В электронных усилителях усиление осуществляется при помощи электронных ламп или транзисторов (рис. 5.1 и. 5.3).

Действие электронного усилителя основано на том, что небольшое изменение напряжения на сетке триода (рис. 5.2) вызывает значительное изменение анодного напряжения (тока).

В состав простейшего электронного усилителя входят лампа, источники питания Еа и Ес, нагрузочное сопротивление Ra, включаемое в цепь анода. Переменное напряжение Uc подводится к входу усилителя через разделительный конденсатор Ср. Одновременно к сетке подводится постоянное напряжение от источника Ее, называемое напряжением смещения. Разделительный конденсатор С защищает источник Ес от замыкания. Усиление при помощи 3-х электродной лампы производится за счет энергии источника, питающего анодную цепь.

Рис. 5.1. Схема электронного усилителя

Рис. 5.2. Анодно-сеточная характеристика

Усиленный выходной сигнал снимется с нагрузочного сопротивления - Ra.

Работа простейшего однокаскадного полупроводникового усилителя (рис. 5.3) осуществляется следующим образом.

Переменное напряжение U_вх подается на базу и эмитор полупроводникового триода. Конденсатор С_р нужен для того, чтобы не пропустить постоянный ток в цепь базы триода. Под воздействием этого напряжения изменяется проводимость, резко увеличивается ток, протекающий через эмитор и коллектор триода. Конденсатор С_р1 необходим для не пропускания в выходную цепь усилителя постоянной составляющей напряжения. Питание усилителя обеспечивается батареей Е_кэ.

В приборе УТЧ-1 используется принцип усиления полезного сигнала на несущей частоте. Прибор включает в себя задающий генератор (рис. 5.4) и четыре самостоятельных канальных усилителя. Работа одного из каналов усиления производится следующим образом:

Рис. 5.3. Схема усилителя на полупроводниковом триоде

Датчики и обмотки трансформатора усилителя мощности синусоидальных колебаний образуют измерительный мост. При воздействии деформации датчики меняют свое сопротивление, вследствие чего происходит разбаланс моста, и на диагонали его появляется напряжение несущей частоты, модулированное напряжением деформаций (детали, месдозы). Это напряжение через устройство, балансирующее измерительные мосты, поступает на измерительный усилитель, затем сигнал подается на фазочувствительный детектор, который выделяет сигнал модулирующей частоты (напряжение деформации) пропорциональный величине и соответствующий направлению деформации. Полученный сигнал поступает на шлейф осциллографа или на измерительный механизм самописца.

Электротарировочное

устройство

Измерительный

усилитель

Фазочувствительный детектор

Фильтр

Измерительный

мост

Блок

питания

Усилитель

несущей

частоты

Задающий

генератор

Усилитель

несущей

частоты

Puс. 5.4. Структурная схема усилителя

Электротарировочное устройство обеспечивает периодически автоматическое подключение на вход усилителя нулевого сигнала (вход закорочен) и контрольного, который равен сигналу номинальной деформации и служит критерием при оценке величины деформации.

Задающий генератор создаст напряжение несущей частоты f = 10 Гц ± 5 % и задаст его па усилитель несущей частоты.

Усилители несущей частоты запитывают напряжение синусоидальной формы датчиками, а также фазочувствительный детектор.

В усилителе имеется устройство, балансирующее измерительные мосты по емкости и сопротивлению, т. е. для компенсации емкостного и активного разбаланса измерительных мостов и представляет собой два регулируемых моста, соединенных последовательно и запитываемых от трансформатора усилителей мощности несущей частоты, сдвинутых по фазе относительно друг друга на 90°.

Блок питания состоит из силового трансформатора двухполупериодного выпрямителя с фильтрами. Он обеспечивает напряжением:

а) переменного тока - накал ламп;

б) постоянного тока - аноды ламп, питание транзисторов, индикаторные лампы.

Усилитель имеет следующую техническую характеристику:

Диапазон частот, измеряемых деформаций от 0 до 2000 Гц с погрешностью в указанном диапазоне более .................................................................................................................. 5 %

Чувствительность каждого канала измерения при максимальном усилении на

единиц относительных деформации (сопротивление тензодатчиков

- 200 Ом, тензочувствительность 2, напряжение питания измерительных

мостов - 6 В, сопротивлений нагрузки - 2,5 Ом), не менее ............................................60 мА

Максимально допустимый ток при нагрузке 2,5 Ом, не более .................................... 100 мА

Нелинейность амплитудной характеристики при выходном токе 90-100 мА,

не хуже .................................................................................................................................±2 %

Каждый измерительный канал прибора УТЧ-1 имеет тарировочное устройство с масштабами и 5 единиц относительной деформации (при сопротивлении

тензодатчиков 200 Ом и тензочувствительностью 2) с точностью ...............................±1,5 %

Нестабильность тарировочного сигнала за 30 минут работы после часового

прогрева, не более ...............................................................................................................±1 мА

Нестабильность выходного тока при сбалансированном входе

за 30 минут работы, после часового прогрева, не более ................................................±2 мА

Погрешность измерения от взаимного влияния каналов друг друга, не более ............. 1 %

Допустимая длина кабелей, соединяющих прибор с датчиками,

при тщательном их экранировании ................................................................................... 25 м

Данное вводное сопротивление каждого канала прибора, не менее............................200 Ом

Диапазон регулировки питания измерительных мостов (при

сопротивлении тензодатчиков 200 Ом) ........................................................................... 0÷8В

Питание прибора от сети переменного тока ................................. 127/220 В, частотой 50 Гц

Мощность потребляемая прибором, при работе всех каналов, не более...................... 100 Вт

Габариты в, мм ......................................................................................................... 365x250x250

Вес прибора, не более ........................................................................................................ 16 кг