Research of Electronic Devices for Monitoring of Small Strains

Abstract

This thesis analyzes and solves the problems of monitoring of constructions strains (small resistance changes) in a number of points of the structure. The essence of investigated systems is test of the strain gauges small resistance changes proportional to displacement or strain and reaching only thousandths of parts of percent. The main objects of research is strain detection circuits working under automatic multipoint balanced Wheatstone bridge and the current balancing methods. The introduction reveals the importance of investigated problem, formulates the aim and tasks, introduces publications and presentations of the author’s and the structure of the dissertation. The first chapter is a review of literature. It analyzes practical use of strain measurement methods, their advantages and disadvantages, opportunities to use these methods in automated systems. The chapter ends with formulated conclusions. The second section presents balanced methods of the strain monitoring. Analysis of balanced Wheatstone bridge device is made. New strain monitoring device by balancing currents are proposed and investigated. There are two possible ways: with two current sources and one current source. The third and fourth sections provide results of computer simulation and experimental models. The proposed devices of balancing currents has been modeled and tested in practice. Stability of the devices was tested and their work simulating in real conditions. Conclusions, references and the author’s publications related to the subject of the dissertation are proposed at the end of thesis. The dissertation includes 112 pages, 48 figures, 2 tables and 82 numbered formulas. 65 references were used during the writing of the dissertation.

Disertacijoje nagrinėjamos ir sprendžiamos konstrukcijų deformacijų (varžų mažų pokyčių) nustatymo daugelyje konstrukcijos taškų problemos. Tiriamų sistemų funkcionavimo esmė yra įtempių jutiklių varžos mažų pokyčių proporcingų poslinkiui ar deformacijai ir siekiančių tik tūkstantąsias procento dalis nustatymas. Pagrindiniai tyrimo objektai yra automatinių daugiataškių balansuojamo Vitstono tiltelio ir srovių balansavimo metodais veikiantys deformacijų nustatymo grandynai. Įvadiniame skyriuje nagrinėjamas problemos aktualumas, formuluojamas darbo tikslas ir uždaviniai, pristatomi autoriaus pranešimai ir publikacijos, pateikiama disertacijos struktūra. Pirmajame skyriuje pateikta literatūros apžvalga. Jame analizuojami praktikoje naudojami deformacijų nustatymo metodai, pateikiami jų privalumai ir trūkumai, galimybės naudoti šiuos metodus automatizuotose sistemose. Antrajame skyriuje pateikti konstrukcijų deformacijų balansuojami nustatymo būdai. Yra atlikta balansuojamo Vitstono tiltelio metodo analizė. Pateiktas naujas deformacijų stebėjimo balansuojant sroves metodas ir atlikta jo analizė. Jame išskiriami du galimi būdai: su dviem srovės šaltiniais ir su vienu srovės šaltiniu. Trečiajame ir ketvirtajame skyriuose pateikti kompiuterinio modeliavimo ir eksperimentinių tyrimų rezultatai. Buvo sumodeliuotas ir praktiškai patikrintas pasiūlyto srovės balansavimo metodo praktinis veikimas. Patikrintas įrenginių stabilumas ir jų darbas imituojant realias sąlygas. Disertacijos pabaigoje pateiktas rezultatų apibendrinimas, naudotos literatūros ir autoriaus publikacijų disertacijos tema sąrašai. Disertacijoje yra 112 puslapių, 48 paveikslai, 2 lentelės ir 82 numeruotos formulės. Rašant disertaciją panaudoti 65 literatūros šaltiniai.