Устройство для измерения физических величин Советский патент 1985 года по МПК G01R19/22 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначе но для использования при исследовании линейных и угловых перемещений объектов. По основному авт.св. № 1046697 известно устройство для измерения физических величин, содержащее датчик измеряемой величины и опорный трансформатор, питающие входы которых соединены с выходом источника питающего напряжения, фазочувствительный вольтметр, входы которого подключены к выходам датчика измеряемой величины и опорного трансфор матора fl . Недостаток известного устройства заключается в низкой точности измерения, обусловленной зависимостью вькодного напряжения от изменяющегося в процессе работы питающего напряжения, Цель изобретения - повышение точности измерения путем исключения погрешности от изменения питающего напряжения. Поставленная цель достигается тем, что в устройство дпя измерения физических величин, содержащее датчцк измеряемой величины и опорный трансформатор, питающие входы которьж соединены с выходом источника питания, фазочувствительный вольтметр, входы которого подключены к выходам датчика измеряемой величинь и опорного трансформатора, вве дены блок умножения, пусковой и бло кирующий узлы, блок усиления и выпрямления, вьтрямитель, интегратор, компаратор, источник порогового напряжения, мультивибратор, формиро ватель импульсов, инвертирующий эле мент и два ключа, причем сигнальный вход блока умножения подключен к вы ходу фазочувствительного вольтметра, коммутирующие входы - к выходам пускового и блокирующего узлов, а выход - к входу блока усиления и вы прямления, вход интегратора через последовательно включенные выпрямитель и первый ключ соединён с выходом опорного трансформатора, а чере второй ключ - с собственным выходом один из входов компаратора подключе к выходу интегратора, а другой вход к выходу источника порогового напря жения, формирователь импульсов, сиг нальный вход которого соединен с вы 5672 ходом мультивибратора, управляющий вход - с быходом компаратора, а выход подключен к управляющему входу первого ключа и входу пускового узла непосредственно, а к управляющему входу второго ключа и входу блокирующего узла - через инвертирующий злемент. На чертеже представлена функциональная схема предложенного устройства для измерения физических величин. Устройство содержит датчик 1 измеряемой величины, вьтолненный, например, в виде линейно дифференциального трансформатора с подвижным магнитопроводом, механически связанным с объектом исследования, опорный трансформатор 2, фазочувствительный вольтметр 3, блок 4 умножения, пусковой 5 и блокирующий 6 узлы, блок 7 усиления и вьшрямления, выпрямитель 8, интегратор 9, компаратор 10, источник 11 порогового напряжения, мультивибратор. 12, формирователь 13 импульсов, инвертирующий злемент 14, ключи 15 и 16, Питающие входы датчика 1 измеряемой величины и опорного трансформатора 2 соединены с выходом источника питающего напряжения (на чертеже не показан), а выходы - с входами фазочувствительного вольтметра 3, сигнальный вход блока 4 умножения подключен к выходу фазочувствительного вольтметра 3, коммутирующие входы - к выходам пускового 5 и блокирзтощего 6 узлов,, а выход к входу блока 7 усиления и вьтрямления, Вход интегратора 9 через последовательно включенные вьтрямитель 8 и ключ 15 соединен с выходом опорного трансформатора 2, а через ключ 16 с собственным выходом. Один из входов компаратора 10 подключен к выходу интегратора 9, а другой вход к выходу источника 11 порогового напряжения. Сигнальный вход формирователя 13 импульсов соединен с выходом мультивибратора 12, управляющий вход - свыходом компаратора 10, а выход подключен к управляющему входу ключа 15 и входу пускового узла 5 непосредственно, а к управляющему входу ключа 16 и входу блокирующего узла 6 - через инвертирующий элемент 14, 31 Устройство работает следующим образом. При воздействии измеряемой физической величины на датчик 1 на его выходе формируется сигнал переменног тока, амплитуда которого является пропорциональной измеряемой физической величиной, но зависит от напряже ния источника питания. Полученный сигнал подводится к сигнальному вход блока 4 умножения. Одновременно напр жение с выхода опорного трансформато ра 2, отображающее питающее напряжение, вьтрямляется выпрямителем 8 и п ступает на ключ 15. Импульсный сигнал, вырабатываемый мультивибратором 12 и дифференцируеМЬ1Й его RC-цепочкой по переднему фро ту положительного импульса (отрицательный импульс срезается), запускае формнрователь 13 импульсов, который вьщает импульс напряжения отрицатель ной полярности, В результате срабаты вает пусковой узел 5 и вводит в рабо ту блок 4 зпяножения. Кроме того, открывается ключ 15, включая цепь заряда, интегратора 9, а 1слюч 16, воспринимакзщий импульс с выхода инвертирующего элемента 14, закрывается, отключая цепь разряда интегратора 9 Блокирующий узел 6 устанавливается в нерабочее состояние. При достижении выходным напряжением интегратора 9 уровня порогового напряжения источника 11 изменяет сйое состояние компаратор 10 и переводит формирователь13 в положение, определяющее образование на его выходе импульса напряжения положитель67ной полярности. Вследствие этого пусковой узел 5 устанавливается в нерабочее состояние, ключ 15 закрывается, а ключ 16, наоборот, открывается, вызывая разряд интегратора 9. Блокирующий узел 6 срабатывает и выводит из работы блок 4 умножения. При поступлении очередного импульса с вькода мультивибратора 12 указанные процессы повторяются, в результате чего на выходе блока 4 умножения формируются импульсы, амплитуда которых пропорциональна измеряемой физической величине и напряжению источника питания, а длительность - времени заряда итегратора 9 В случае увеличения питающего напряжения увеличивается амплитуда импульсов на выходе блока 4 умножения. но при этом уменьшается их длительность. В случае же уменьшения питающего напряжения амплитуда импульсов уменьшается, а длительность увеличивается, В итоге произведение амплитуды на длительность оказывается зависимым только от измеряемой физической величины и независимым от питахяцего напряжения. Знак произведения соответствует знаку измеряемой физической величины. Сигнал с выхода блока 4 умножения поступает на вход блока 7, где усиливается и выпрямляется. Таким образом, в данном случае изменение питающего напряжения не оказьюает влияния на результаты измерения, что положительно сказывается на точности измерительного устройства.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН по авт.св. № 1046697, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения путем исключения погрешности от изменения питающего напряжения, в него введены блок згмножения, пусковой и блокирующий узлы, блок усиления и выпрямления, выпрямитель, интегратор, компаратор, источник порогового напряжения, мультивибратор, формирователь импульсов, инвертирующий элемент и два ключа, причем сигнальный вход блока умножения подключен к выходу фазочувствительного вольтметра, коммутирующие входы - к выходам пускового и блокирующего узлов, а выход - к входу блока усиления и выпрямления, вход интегратора через последовательно . включенные выпрямитель и первый ключ соединен с выходом опорного трансформатора, а через второй ключс собственным выходом, один из входов компаратора подключен к выходу интегратора, а другой вход - к выходу источника порогового напряжения, сигнальный вход формирователя импульсов соединен с выходом мультивибратора, управляющий вход - с выходом компаратора, а выход под(Л ключен к управляющему входу первого с ключа и входу пускового узла непосредственно, а к управляющему входу второго ключа и входу блокирующего узла - через инвертирующий элемент. ел О СД а 41