Преобразователь неэлектрической величины в электрический сигнал Советский патент 1986 года по МПК G01B7/16 G01L9/02 

Изобретение относится к .измерительной технике и может быть применено, например, в датчиках теплоэнер гетических параметров (с преобразова телями перемещения, деформации, силы и др.) с электрическим выходным сигналом. Известно устройство, содержащее измерительную и компенсационную мостовые схемы, диагонали питания которых соединены с управляемым источником питания, выход измерительной мос товой схемы подключен к входу преобразователя импеданса в унифицированный сигнал, а выход компенсационной мостовой схемы - к входу корректирующего преобразователя. Недостатком этого устройства являются невысокие точность и технологичность настройки, обусловленные взаимозависимостью масштабирования термокомпенсирующих воздействий на значения нуля и диапазона. Известно также устройство, содержащее измерительную и компенсационную мостовые схемы, причем измерительная мостовая схема является одним из плеч компенсационной мостовой схемы, диагональ питания которой соединена с источником питания, а изме рительная диагональ- с машстабидующи усилителем, корректирукщий блок, выход которого соединен с одним из вхо дов сумматора (входной блок преобразователя импеданса в выходной сигнал) другие входы которого соединены с выходом измерительной мостовой схемы, а выход сумматора соединен с входом усилителя. Недостатком этого устройства явля- 40 ется невозможность независимого регулированя погрешностей от воздействия других внешних факторов. Цель изобретения - повьшение точности измерений обеспечения независимости регулировок при исключении воздействий от двух дестабилизируюп(их факторов. С этой целью в устройство, содержащее измерительный и компенсационньй моет, причем измерительный мост явля ется одним из плеч компенсационного моста, диагональ питания которого со единена с управляемым источником питанИя, измерительная диагональ-соеди нена с корректирующим блоком, выход измерительного моста соединен с входом блока преобразования импеданса в выходной сигнал, введены две пары регулируемых делителей, масштабирующий блок, нагрузочный резистор и регулируемая мостовая схема, причем корректирующий блок выполнен с дифференциальными выходами, а блок преобразования импеданса в выходной сиг-: нал содержит блок смещения характеристики и блок изменения крутизны, причем выходы регулируемых делителей .соединены с блоком смещения характеристики, блоком изменения крутизны и управляемым источником питания, управляющие входы которого соединены с одной из диагоналей регулируемой мостовой схемы, другая диагональ -которой соединена с выходами масштабирующего блока, входы регулируемых делителей соединены с выходом корректирующего блока, управляюпщй вход блока изменения крутизны соединен с выходом масштабирующего блока, соединенного с нагрузочным резистором, а входы последних соединены с выходами блока преобразования импеданса в выходной сигнал, На чертеже представлена структурная схема преобразователя. Преобразователь -содержит управляемый источник -1 питания (напряжения или. тока), выходы которого подключены к диагонали питания компенсационного моста 2, в котором импеданс элементов Z1-Z3 не зависит от измеряемого параметра и одним из плеч которого является измерительный мост 3, элементы которого Z4-Z7 изменяют импеданс при изменении неэлектрической величины. Выход компенсац онного моста 2 подключен к входу корректирующего блока 4 с дифференциа льнымР выходами. Выход измерительного моста 3 подключен к входу блока 5 преобразования импеданса s выходной унифицированный сигнал, который содержит блок 6 смещения характеристики и блок 7 изменения крутизны. К дифференциальным выходам корректирзпощего блока подключены регулируемые делители 8 и 9, а выходы делителей подключены к управлякщим входам источника 1 питания, блока 6 смещения характеристики и блока 7 изменения крутизны. В выходную цепь блока 5 преобразования импеданса включены нагрузочный резистор 10 и масштабирующий блок 11, выход которого подключен к регулируемой диагонали мостовой схемы 12, гая диагональ которой подключена к .управляющим входам источника V питания. В случае, когда используется блок 7 изменения крутизны, к его управляющим входам подключается хотя бы один из вькодов регулируемых делителей 8 и 9 и выход масштабирующего блока И. В преобразователе для коррекции погрешностей выходной характеристики от воздействия дестабилизирующих фак торов используется связь, существующая между величиной импеданса измери тельного моста, диапазоном изменения импедансов и начальным (нулевым) разбалансом импеданса элементов моста. , В числе дестабилизирующих фактеров могут быть температура, электромагнитное поле и другие, при воздействии которых изменяются импедансы элементов измерительного моста. Устройство работает следующим образом. Блок 5 преобразования импеданса масштабирован таким образом, что заданному изменению измеряемого параметра, вызьшающему изменение импедан сов измерительного моста 3, соот1ветствует заданное изменение вьшодного сигнала в нагрузочном резисторе 10. При начальном значении измеряемого параметра при помощи блока 6 смещения характеристики выходной сигнал преобразователя устанавливается в заданное начальное (нулевое) значение. Компенсационньй мост 2 сбалансирован таким образом, что сигналы на дифференциальных выходах, корректиру;ющего блока 4 равны. Компенсационный мост .2 выполнен так, что воздействие одного дестабилизирующего фактора вызьшает синфазное изменение выходного сигнала корректирующего блока 4, а второго - дифференциальное изменение выходного сигнала корректирующего блока 4.Согласование регулируемых делителей 8 и 9, масштабирующих синфазное изменение выходного сигнала корректирующего блока 4 с входами блоков 6 смещения характеристики, источника 1 питания и блока 7-изменения крутизны обеспечивает работу в режиме источника тока, а согласование делителей 8-1, 9-1, масштабирующих дифференци1дру 06 альное изменение выходного сигнала блока 4 со входами блоков 1,6 и 7, обеспечивает работу в режиме источника напряжения. При воздействии дестабилизирующего фактора, изменяющего импеданс измерительного моста 3, на выходе компенсационного моста 2 и, следовательно, на выходах корректирзшщего преобразователя 4 появится сигнал, величина и фаза которого однозначно связаны с величиной и направлением изменения импеданса измерительного моста 3. На выходах регулируемых делителей величина и фаза сигнала будут зависеть от выбранного коэффициента деления, т.е. могут изменяться в пределах от величины и фазы сигнала на одном дифференциальном выходе до величины и фазы сигнала на другом, переходя через нейтральное положение при коэффициенте деления KQ 0,5, Сигналы с выходов регулируемых делителей 8 и 9 воздействуют на управляющие входы блоков 1,6 и.7, влияющих на параметры выходной характеристики таким образом, что компенсируют .уходы этих параметров под воздействи1ем какого-либо дестабилизирующего фактора. Изменение положения характеристики (зосод нуля) компенсируется воздействием сигналов с выходов делителей В на блок 6 смещения характеристики. Изменение диапазона выходного сигнала и нелинейность компенсируются воздействием сигналов с выходов делителей 9 на управляемьп источник 1 питания или блок 7 изменения крутизны характеристики. Преимущество использования блока 7 при управлении крутизной характеристики обусловлено меньшими, изменениями мощности, потребляемой измерительным преобразователем в целом, так как режим питания измерительного моста остается при этом неизменным., В общем случае необходимость наличия делителя и характер его согласования с входом корректируемого блока определяется наличием дестабилизирующего воздействия на параметр характеристики (ноль или диапазон) и характером изменения при этом выходного сигнала корректирующего блока 4 (синфазного или дифференциального).

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ВЕЛИЧИНЫ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИГНАЛ, содержащий измерительный и комперсационный мосты,причем измерительный мост ягзляется одним из плеч компенсационного моста, диагональ питания которого соединена с зправляемым чс очником питания, измерительная диагональ соединена с корректирующим блоком, выход измерительного моста соединен с входом блока преобразования импенданса в выходной сигнал, отличающийся тем. что, с целью повышения точности за счет обеспечения независимости исключения воздействий двух дестабилизирующих факторов, введены две пары регулируемых делителей, масштабирующий блок, нагрузочный резистор и регулируемая мостовая схема, причем корректирующий блок вьшолнен с дифференциальными выходами, а блок преобразования импеданса в выходной сигнал содержит блок смещения характеристики и блок изменения крутизны, причем выходы регулируемых делителей соединены с блоком смещения характеристики, блоком изменения крутизны и управляемым источником питания, управляющие входы которого соединены с (Л одной из диагоналей регулируемой-мостовой схемы, другая диагональ которой соединена с выходом масштабиругацего блока, а выходы регулируемых делителей соединены с выходами корректирующего блока, управлякяций вход блока изменения крутизны соединен с to выходом масштабирующего блока, соединенного с нагрузочным резистором, а входы последних соединены с выхоо дом блока преобразования импеданса О5 в выходной сигнал.