Нормирующий преобразователь с частотным выходным сигналом для датчиков дифференциального типа Советский патент 1983 года по МПК G01B7/00 G01D5/20 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для работы совместно с датчиками дифференциального типа, выходной сигнал которых определяется пассивНЕлм параметром электрической цепи, например величиной индуктивности или емкости.

Известны нормирующие преобразователи в частотный сигнал, содержащие два автогенератора с пьезорезонаторами, соединяемыми с выхода ми датчика перемещений, смеситель и выходной LC-контур .ll .

Недостатком преобразователей является функциональная слояу9ость.

Наиболее близким к .предлагаемому по технической сущности является нормирующий преобразователь с частотным выходным сигналом для датчиков дифференциального типа,, содержащий двухчастотный автогенератор с двумя связываемыми с выходами дифференциального датчика перемещений пьезорезонаторамй, один из которых злектрически включен к схему автогенератор а, и выходной LC-фильт верхних частот 2 .

Недостатком известного преобразователя является высокая температурная погрешность, обусловленная неидентичностью температурно-частотных характеристик ш езорезонаторов.

Цель изобретения - уменьшение температурной погрешности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что,в нормирующем преобразователе с частотным выходным сигналом для датчиков дифференциального типа , содержащем двухчастотный автогенератор с двумя- связываемыми с выходами дифференциального датчика перемещений пьезорезонаторамй, один из которых электрически включен в схему автогенератора, и выходной ЬС-фильтр верхних частот, второй пьезорезонатор выполнен акустически связанным с первым пьезорезонаторо л.

На чертеже приведена принципиальная схема преобразователя.

Преобразователь содержит двухчастотный автогенератор 1, выполненнйй по трехточечной схеме с выбранными параметрами элементов схемы обеспечивакяцими условие одновременной генерации на двух близких частотах. Первый пьезорезонатор 2 имеет электрод, подключенный к частотозадающей цепи автогенератора 1. Второй пьеэорезонатор 3 выполнен акустически связанным с пьезорезонатором 2, например, за счет выполнения пьезорезонаторов 2 и 3 на одном кристалле. Нагрузочный LC-фильтр 4 верхних частот, подключенный к выходу автогенератора 1, настроен на выделение сигналов с частотой, соответствующей згшанному диапазону частот выходного сигнала преобразователя. Одновременные электроды

5 пьезорезонаторов 2 и 3 электрически соединяются с выходами датчика дифференциального типа с пассивным выходом, в качестве которого может быть использован, например, индуктивный датчик 5 с выходами в виде соединенных между собой катушек индуктивности. Пьезорезонаторы 2 и 3 выбираются с собственными резонансными частотами f и fgj , практически равными между собой д

5

д2 ffl о Вследствие наличия акустической связи между пьезорезонаторамй, последние образуют колебатель ную систему с двумя резонансными частотами ff,9, и fcBj называемыми частотами связи и определяемыми . величиной коэффициен а связи между пьезорезонаторамй 2 и 3:

Наличие в частотозадающей цепи автогенератора 1 колебательной системы с двумя резонансными частотами fcg, и fcg и нагрузочного LC-фильтра создает условия для одновременной генерации двух сигналов, частота которых зависит как .от величины

35 с8г ° величины индуктивностей L обмоток дифференциальното датчика.

Нормирующий преобразователь работает следующим образом.

40 . При равенстве величин индуктивности L/I и L2 обмоток первичного дифференциального датчика 5 L Lj LQ что соответствует нулевому положению контролируемого объекта, смещение частот аff(LQ) к & fy ( высокочастотных сигналов относительно частот fpj, и f(582 одинаково. При этом частота fp выделяемого LC-фильтром 4 сигнала равна разности частот,

JQ генерируемых автогенератором 1, т.е. в этом случае

P ,(Lobfeg-f,

Изменение положения контролируемого объекта приводит к противоположному изменению индуктивностей выходов дифференциального датчика 5 на величину +uL. Это обуславливает сдвиг значений частот, генерирувмых автогенератором двух высокочастотных сигналов, в противоположных по частотней оси направлениях, так что A,CLQ+4L) -if i (LQ-AL) ,

a разностная частота fp сигнала на .

выходе преобразователе, выделяемая LC-фильтром, равна с учетом (1) и (22:

(;вJiь Дu-&u) ).-(з,.

Изменение этой частоты позволяет определить величину сигнала на выходах дифференциального датчика 5 перемещений и соответствующее этому сигиёшу перемещение X контролируемого объекта.

Температурные вариации генерируемых частот, определяющие температурную погрешность преобразователя, зависят от стабильности параметров пьезорезонаторов 2 и 3, причем свойства связанной колебательной системы, образованной ими, таковы, что относительная температурная погрешность разностной частоты имеет

тот же порядок, что и относитель.ная погрешность собственных частод пьезорезонаторов, т.е. достаточно мала.

Качественно это объясняется тем, что даже при неидентичных температурно-частотных характеристиках пьезорезонаторов 2 и 3 температурные изменения частот связи колебательной системы взаимозависима и

0 приблизительно равны между собой, а следовательно, стабильность разностной частоты р выше, чем в случае с несвязанными пьезорезонаторами, как в известном преобразова5теле.

Таким образом, в предлагаемом преобразователе достигается уменьшение температурной погрешности характеристики преобразователя сигнала первичного дифференциального Датчика любого типа (емкостного, индуктивного или резистивиого) с пассивным выходом.

НОРМИРУЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С ЧАСТОТНЫМ ВЫХОДНЫМ СИГНАЛОМ ДЛЯ ДАТЧИКОВ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ТИПА, содержащий двухчастотный автогенератор с двумя связываемыми с выходами дифференциального датчика перемещений пьеэорезонаторами, первый нэ которых электрически включен в схему автогенератора, и выходной LC-фильтр верхних частот, о т л и ч ающийся тем, что, с целью уменьшения температурной погрешности преобразования, второй пьезорезонатор выполнен акустически свя.занным с первым пьезорезонатором. 4 42 :О :л 00