Измерительный преобразователь физической величины Советский патент 1985 года по МПК G01R19/00 

2. .Преобразователь по п. 1, от личающийся тем, что блок формирования сигнала смещения содержит источник напряжения смещения, делитель напряжения, три элемента И, элемент ИЛИ и инвертор, причем выход источника напряжения смещения соединен с входом делителя напряжения первые входы всех элементов И подключены к соответст вующим выходам делителя напряжения, вторые входы первого и второго элементов И и входы элемента ШШ - к входам блока формирования сигнала смещения, второй вход .третьего элемента И через инвертор - к выходу элемента ИЛИ, а .выходы всех элементов И - к выходу блока формирования сигнала смеще ния.

68867

3. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что блок управления содержит первый и второй элементы НЕ, первый и второй элементы И, первый и второй элементы ИЛИ и инвертор, причем сигнальные входы элементов НЕ соединены с первым входом блока управления, первые входы элементов И подключены к выходам одноименных элементов НЕ, вторые входы - к выходам одноименных элементов ИЛИ, а выходы - к первым входам одноименных элементов ШШ, к управляющим входам разноименных элементов НЕ и к выходам блока управления, второй вход первого элемен-та ИЖ соединен с вторым входом блока управления непосредственно, а второй вход второго элемента ШШ через инвертор.

1. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРА-, ЗОВАТЕЛЬ ФИЗИЧЕСКОЙ ВЕЛИЧИНЫ, содержаш 1й блок управления, последовательно включенные блок отбора, вход которого соединен с общим входом устройства, первичный преобразователь и управляемый усилитель, отличающийся тем, что. с целью повьшения точности путем обеспечения адаптивного изменения диапазона преобразования, в него введены блок анализа знака производной, селектор порогового значения, блок формирования сигнала смещения и блок сложения сигналов, причем входы блока анализа знака производной и селектора порогового значения соединены с выходом первичного преобразователя, выход селектора порогового значения подключен к управляющему входу управляемого усилителя и первому входу блока управления, второй вход блока управления соединен с выходом блока анализа знака производной, а выхо(Л ды - с входами блока формирования сигнала смещения, входы блока сложения ,сигналов подключены квыходам управляемого усилителя и блока формирования сигнала смещения, а выход - к выходу устройства. оь 00 00 о:

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при высокоточном преобразовании различного рода физических величин с широким диапазоном текущих значений.

Цель изобретения - повьшение точности путем обеспечения адаптивного изменения диапазона преобразования в соответствии с изменением преобразуемой величины.

На фиг. 1 приведена структурная схема предложенного измерительного . преобразователя физической величины на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг. 3 и 4 функциональные схемы блока формирования сигнала смещения и блока управления соответственно.

Устройство (фиг. 1) содержит последовательно включенные блок 1 отбора, первичный преобразователь (датчик) 2 и управляемый усилитель 3. Вход блока 1 отбора является общим входом устройства. Кроме того, в состав устройства входят блок 4 анализа знака производной, селектор 5 порогового значения, блок 6 управления с входами 7 и 8 и выходами 9 и 10, блок 11 формирования сигнала смешения с входами 12 и 13 и блок

14 сложения сигналов. При этом входы блока 4 анализа знака производной и селектора 5 порогового значения соединены с выходом первичного преобразователя 2, ьыход селектора 5 порогового значения подключен к управляющему входу управляемого усилителя 3 и входу 7 блока 6 управления, вход 8 блока 6 управления соединен с выходом блока 4 анализа знака производной,- а выходы 9 и 10 - с входами 12 и 13 блока 11 формирования сигнала смещения, входы блока 14 сложения сигналов подключены к выходам управляемого усилителя 3 и блока 11 формирования сигнала смещения, а выход - к выходу устройства.

Блок 11 формирования сигнала смещения (фиг. 3) содержит элементы И 15 - 17 инвертор 18, элемент ИЛИ 19, источник 20 напряжения смещения и делитель 21 напряжения. При этом выход источника 20 напряжения смещения соединен с входом делителя 21 напряжения, первые входы элементов И 15 - 17 подключены к соответствующим выходам делителя 21 напряжения, вторые входы элементов И 15 и 16 и входы элемента ИЛИ 19 к. входам 13 и 12 блока 11 формирования сигнала смещения, второй вход ,3 элемента И 17 через инвертор 18 к выходу элемента ИЛИ 19, а выходы элементов И 15 - 17 - к выходу блока 11 формирования сигнала смещения. Блок 6 управления (фиг. 4) соде жит элементы НЕ 22 и 23, элементы И 24 и 25, элементы ИЛИ 26 и 27 и инвертор 28. При этом сигнальные входы элементов НЕ 22 и 23 соедине ны с входом 7 блока 6 управления, первые входы элементов И 24 и 25 подключены к выходам соответственн элементов НЕ 22 и 23, вторые входы к выходам соответственно элементов ИЛИ 26 It 27, а выходы - к первым входам соответственно элементов ИЛИ 26 и 27, к управляющим входам соответственно элементов НЕ 23 и 2 и к выходам 9 и 10 блока 6 управления, второй вход элемента ИЖ 26 соединен с входом 8 блока 6 управления непосредственно, а второй вх элемента ИЛИ 27 через инвертор 28. Преобразователь работает следукицим образом. Блок 1 отбора, вырабатьшая напр жение Ц, (фиг. 2 а), обеспечивает необходимую связь первичного преоб разователя 2 с преобразуемой физич кой величиной. В зависимости от ви физической величины это может быть ответвитель в гидро- или пневмосис теме, ответвитель волновода или приемная антенна электромагнитных колебаний, телескоп и т.д. Первичный преобразователь 2 фор мирует электрический сигнал U2 (фиг.26), пропорциональный значению преобразуемой физической вел чины. Сформированный электрический сигнал Uj, с выхода первичного преобразователя 2 поступает на вход управляемого усилителя 3, на вход блока 4 анализа знака производной и на вход селектора 5 порогового значения. Блок 4 анализа знака производной своим .выходным напряжением U (фиг. 2 в) фиксирует знак производной электрического сигнала. Селектор 5 порогового значения своим выходным напряжением U (фиг. 2 д) фиксирует интервалы и мо менты выхода электрического сигнал и,, за границу выбранного предельного значения. 74 Управляемый усилитель 3 в случае выхода электрического сигнала U за границу выбранного предельного значения в момент пересечения границы по сигналу U с выхода селектора 5 уменьшает коэффициент передачи в К раз. Сигналы с выхода блока 4 анализа знака производной и с выхода селектора 5 порогового значения поступают на входы блока. 6 управления, который в моменты пересечения выходным сигналом Uj границы предельного значения скачком изменяет в блоке 11 значения постоянного электрического смещения U (фиг. 2 г) на величину К+1 „ . При этом полярность скачка сигнала и смещения противоположна знаку производной выходного -сигнала и в момент пересечения им границы предельного значения, т.е. знаку Ux., Блок 14 сложения сигналов осуществляет алг ебраическое суммирование выходного сигнала Ug управляемого усилителя 3 с электрическим сигналом и смещения, вырабатывая выходной сигнал и (фиг. 2 з), являющийся выходным сигналом измерительного преобразователя. На интервалах превышения физической величиной выбранного предельного значения, т.е. на интервалах сигнала U,., истинное значение сформированного первичньм преобразователем 2 электрического сигнала V, пропорционального значению преобразуемой физической величины, определяется через значение выходного электрического сигнала U. При положительном знаке производной сигнала U. и, при отрицательном знаке производной сигнала и„ -,, и, .S±1.,u.U,-l, (2) где и.. - значение электрического сигнала на выходе измерительно преобразователяj Uf, - исходное значение электрического сигнала смещения (на участках без превьппения);

S1

ДЦ - значение размаха (шкалы) измерительного диапазона преобразователя (однополярного) i

IL - истинноезначение сформированного первичным преобразователем 2 электрического сигнала; К - отношение коэффициента усиления управляемого усилителя на нормальном участке к коэффициенту усиления на интервале превышения. На остальных участках соответствующее выражение имеет вид

и, и,(3)

Работа блока 11 формирования сигнала смещения состоит в следующем. При отсутстйии превьш1ений с соответствующего выхода делителя 21 напряжение смещения UQ через элемент И 17 поступает на выход блока 11. В момент превышения на соответствующий из входов 12 и 13 блока 11 поступает сигнал U j (9) или и (10) (фиг. 2 е, ж) с выхода блока 6 управлейия, которьй закрывает элемент И 17 и открывает элемент И 15 или 16 в зависимости от v того, на какой вход блока 11 поступает сигнал управления. При этом величина сигнала (напряжения) смеще ния изменяется на соответствующую величину (+ ли или - ди). Блок.. 6 управления работает следующим образом.

68867

При поступлении с выхода селектора 5 на вход 7 блока 6 сигнала превышения в зависимости от знака Цф, т.е. от знака производной в

5 момент начала превьш1ения, открывается соответствующий из элементов И 24 и 25. Сигнал с выхода элемента И поступает на один из выходов 9 и 10 блока 6 и, кроме того, через соответствующий из элементов ИПИ 26 и 27 исключает свое пропадание (при изменении знака.производной внутри одного и того же интервала превьш1ения) до момен5 та окончания сигнала на входе 7 блока 6. Этот же выходной сигнал блока 6 через соответствующий из элементов НЕ 22 и 23 исключает появление сигнала на втором выходе

20 блока (опять при изменении знака производной внутри одного и того же интервала превьш1ения) .

Таким образом, предлагаемый измерительный преобразователь физической величины по сравнению с известными позволяет повысить точность преобразования путем адаптивного изменения диапазона преобразования в соответствии с изменением текущего значения преобразуемой физической величины. Диапазон преобразования (без искажения значений физичес кой величины) расширяется в (2К + 1) раз. Вместе с тем повьштаеуся эффекJ5 тивность использования объема канала связи и помехоустойчивость преобразователя.

гI I 1

6i ж

о «

3 Vo и„-Л1Г

о

/

t

Фиг. 2

(Pvz. 3