Устройство для измерения составляющих комплексного сопротивления датчиков Советский патент 1983 года по МПК G01R27/00 

ю

л о vl

со Изобретение относится к электро. измерительной технике, предназначено для измерения составля19цих комплексного сопротивления емкостных датчиков и может быть использовано при построении подсистем сбора инфор ма1даи с емкостных датчиков. Известен преобразователь иараметТ ов емкостного датчика, который содержит управляемый генератор, соединенный с резонансным контуром, в ко.торый включен емкостный датчик, а ре зонансный контур связай с входом амплит.удного детектора, сумматор, интегратор и два фазовых детектора f Недостатком известного устройства является наличие катушки индуктивности в составе колебательного конту ра, что усложняет технологию изготов ления, . Наиболее близким к предлагаеному является устройство для измерения со тавляющих комплексного сопротивления датчиков, содержащее амплитудный и частотный детекторы, входы которых. подключены к колебательному контуру ЬС-автогенератора, два блока перемно жения, при этом выход первого блока через резистор, а выход второго блок через емкость соединены с входом уси лительного элемента, выполненного в виде управляемого источника тока, вы ход которого соединен с входами ампл тудного и частотного детекторов и с входами блоков перемножения, другие входы первого и второго блоков перемножения соединены соответственно, с первым и вторым выходами устройства, выходы амплитудного и частотного детекторов последовательно связаны с сумматорами и усилителями, причем выходы последних являются выходами устройства ЦЗ. Недостаток такого устройства состоит в сложности технологического изготовления устройства, в частности в виде одной интегральной микросхе мы, и узкий частотный диапазон 03.мерения. Цель изобретения - расширение частотного диапазона измерения. Поставленная цель достигается тем. что устройство для измерения составляюцих комплексного сопротивления дат чиков, содернсащее амплитудный и частотный детекторы,, выходы каждого из которых соединены с последовательно включенными сумматорами и усилителями выходы усилителей подключены к управляющим входам первого и втсэрого блоков перемножения, выходы которых соответственно через резистор и конденсатор соединены с входом управляемого источника тока, выход последнего Соединен с емкостным датчиком, снабжено интегратором и управляемым источником напряжения, вход которого соединен с выходом управляемого источника тока, а выход - с входами блоков перемножения, входами амплитудного и частотного детекторов и интегратора, при атом выход интегратора через резистор подключен к входу управляемого источника тока. На чертеже показана структурная ;электрическая схема устройства. ; Устройство содержит амплитудный 1 и частотный 2 детекторы, подключенные к выходу управляемого источника 3 напряжения, усилительный элемент автогенератора 4 выполнен в управляемого источника 5 тока, сумматор б, соединенный с входом усилителя 7, выход которого подкл1очен к первому входу блока 8 перемножения, сумматор 9, соединенный с входом усилителя 10, блок 11 умножения, резистор 12, конденсатор 13, резистор 14, интегратор 15, емкостный датчик 16. Управляемый источник тока охвачен тремя цепями обратной связи. Цепь первой обратной связи включает в себя резистор 12, блок 8 умножения и o6eci печивает поддержание незатухающих колебаний автогенератора 4. Глубина обратной связи автоматически регулируется посредством цепи, включающей в себя аглплитудный детектор 1, сумматор б, усилитель 7 ошибки. Цепь второй обратной связи включает в себя конденсатор 13, блок 11 умножения. Глубина Обратной связи автоматически регулируется посредством цепи, включакя-чей. в себя частотный детектор 2, сумматор 9, усилитель 10 О1айбки. При изменении активного Сопротивления датчика 16 на выходе . усилителя 7 (т.е. на первом выходе устройства) появляется сигнал рассогласования, который передается на первый вход блока 8 умножения, который осуществляет перемножения двух сигналов: сигнала рассогласования и сигнала с выхода управляемого источника 5 тока. При изменении реактивного сопротивления Датчика 16 на выходе усилителя 10 ошибки т.е. на втором выходе устройства) появляется сигнал рассогласования. Сигнал пО дается на первый вход блока 11 умножения, который осуществляет перемножение двух сигнсшов: сигнала рассогласования и сигнала с выхода управляемого источника 5 тока. Цепь третьей обратной связи вклюает в себя резистор 14, интегратор 15, управляемый источник 3 напряжения образует совместно .с емкостью атчика 16 колебательную систему. ак, составляющая тока на выходе правляемого источника 5 тока( Э ), ызванная действием цепи, состояией з последовательно соединенных упавляемого источника 3 напряжения. интегратора 15, резистора 14, имеет ™; -5;г -7ж . гдеКз К, коэффициенты преобразования управляемых источни. U ков тока и напряжения; 14- 5- выходе интегратора 15} сопротивление резистора -постоянная времени интегр -тора 15J -оператор дифференцировани -напряжение на выходе управляемого источника тока ,н.ешряжение на вьЕходе интегратора 15, напряжение на выходе управляемого источника напр жения. Если сравнить ток Э1,{через катугчк имеющую индуктивность ь. ) с током Э ь4ч. (1) где Ut - напряжение на катушке, то можно записать выражение (3) . , которое позволяет заключить, что цепь, состоящая из последовательно соединенных управляемого источника . 3 напряжения, интегратора 15 и резистора 14, заменяет собой катушку с И1адуктивностыо , т.е. совместно , с етлкостью датчике 16 образует колебательную систему автогенератора 4, таким образом, в устройстве при небольших дополнительных аппаратурных затратах (на источник напряжения, управляемый напряжением и интегратор становится возможныгл расширение частотного диапазона измерений и упрощение (за счет исключения катушки индуктивности) технологии изготовления. В результате становится возможным вьшолнение всего устройства в виде интегральной микроcxeivflbi.

УСТРОПСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОСТАВЛЯЩИХ КОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ДАТЧИКОВ, содержащее амплитудный и частотный детекторы, выходы каждого из которых соединены с последовательно вкличенньми сумматорами и усилителями, выходы усилителей подключены к управляющим входам первого и второго блоков перемножения, выходы которых соответственно через резистор и конденсатор соединены с входом управляемого источника тока/ выход последнего соединен с емкостным датчиком, отличающееся тем, что, с целью расширения частотного диапазона измерения, оно снабжено интегратором и управляемым источником напряжения, вход которого соединен с выходом управляемого источника тока, а выход - с входами блоков перемножения, входами амплитудного и частотного детекторов и интегратора, при этом выход интегратора через резистор подключен к входу управляе- 58 мого источника тока. (Л