Измеритель физических величин Советский патент 1986 года по МПК G01N22/00 

1234760

генератора счетных импульсов 19, эле- ШШ 24 и блока задержки 25. Цель дос- мента И 20, счетчика 21, регистра 22, тигается выполнением ФВИ 5 и введени- вычислительноГо блока 23, элемента ем ПВБ 17 и БИВИ 18, 1 ил.

Изобретение относится к цифровому измерению физических величин - давления, перемещений, силы, температуры, влажности и т.д., с помощью резона- торных СВЧ-датчиков.

Цель изобретения - повьшение точности и быстродействия.

На чертеже приведена структурная электрическая схема измерителя -физических величин.

Измеритель физических величин содержит .СВЧ-генератор 1, генератор линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН 2), делитель 3 мощности, опорный датчик 4, формирователь 5 временных интервалов, включающий первый и второй триггеры 6 и 7, первьй блок 8 вьщеления переднего фронта , первый элемент И 9, триггер 10 управления реверсом, второй блок 11 выделения переднего фронта, блок 12 вьщеления заднего фронта и. второй элемент И 13 формирователь 14 резонансных импульсов, измерительный датчик 15, индикатор 16, программно-временной блок 17, блок 18 измерения временных интервалов, состоящий из генератора 19 счетных импульсов, третьего элемента И 20, счетчика 21, регистра 22, вычислительного блока 23, элемента ИЛИ 24, блока задержки 25.

Измеритель физических величин работает следующим образом.

Однократно в начале работы формируется сигнал Пуск в программно- временном блоке 17, обеспечивающий установку ГЛИН 2 в исходное состояние , установку в нулевое состояние триггера 10 и счетчика 21 через блок задержки 25 и элемент ИЛИ 24.

ГЛИН 2 находится в режиме формирования линейно растущего напряжения за счет низкого уровня сигнала с прямого выхода триггера 10, что обеспечивает лине;йное нарастание частоты fou на выходе СВЧ-генератора 1.

V

В интервале t,- t значение частоты входе опорного датчика 4 близко к значению резонансной частоты fpi, опорного датчика 4, за счет

чего коэффициент передачи мощности СЕЧ с входа на выход опорного датчика 4 резко возрастает,. приближаясь к единице. Как следствие, на выходе формирователя 14 формируется видеоимпульс, по заднему фронту которого

устанавливается в единичное состояние триггер 7.

Сигналом с выхода триггера 7 раз- решается прохождение счетных импульсов на счетньй вход счетчика 21. Счет продолжается до момента t, совпадающего с задним фронтом сигнала с формирователя 14, формируемого в интервале t за счет совпадения частоты „ СВЧ-генератора 1 с резонансной частотой , измерительного датчика 15.

В момент времени t формируется сигнал с триггера 7 за счет совпадения сигналов в элементе И 9, триггер

6 устанавливается в единичное состояние; сигнал с его выхода совпадает в момент t с задним фронтом сигнала с формирователя 14 в элементе И 13, сигналом с элемента И 13 устанавливаются в нулевое состояние .триггеры 7 и 6. По заднему фронту сигнала с триггера 6 переключается в единичное состояние триггер 10, на вход реверса ГЛИН 2 -подается единичный уровень

сигнала с выхода триггера 10, переводящий ГЛИН 2 в режим формирования линейно падающего напряжения (с мо- .мента t ) .

В интервал времени tj- t5 формируется видеоимпульс на выходе формирователя 14 за счет совпадения значений частот f и „,„. По заднему фронщгл .

ту импульса с блока 12 в момент tg переводится в единичное состояние триг- гер 7, разрешается прохождение счетных импульсов на счетный вход счетчика 21 с выхода генератора 19 через

31234760

хему элемента И 20. Счет продолжает- которого я до момента времени tg, когда форируется по заднему фронту сигнала блока 12 сигнал с элемента И 13, станавливающий триггер 7 в нулевое остояние. В этом интервале времени

в исходн с входом ния напря временных вательно деления п мент И, в единичным последова управлени выделения которого ля времен тельно со заднего ф при этом го фронта второго т ключен к мента И и формирова счетный в версом со триггера мента И, нулевь1м в триггеров ления пер ления зад входом бл интервало ное состо версом яв рователя измерения ит из пос генератор го элемен вычислите мента ИЛИ первый вх входом бл тервалов мно-време элемента И блока изм и соединен мно-време формироват выход элем блока заде записи рег счетных им входом бло тервалов дом програ вертый вых

t(t, в счетчике 21 формируется код, пропорциональный разности частот

из ч 0(1

Взаимосвязь измеряемой величины X

с кодом на выходе регистра 22 для датчика с линейной зависимостью частоты f.. от параметра X имеет вид

N

К,-Х

ск

ut X

Т

С1(

где К, - коэффициент преобразования измеряемой величины X в интервал времени At;

период счетных импульсов на выходе генератора 19.

Полученное в счетчике 21 значение кода N переписывается по сигналу с выхода элемента ИЛИ 24 в момент tg с выходов счетчика 21 в регистр 22 за счет формирования сигнала в формирователе 5. Одновременно сигналом с блока 11 обеспечивается запуск вычис лительного блока 23 через программно- временной блок 17 для вычисления значения по значению кода, подаваемого с выходов регистра 22 на информационные входы вычислительного блока 23.

Формула изобретения

Измеритель физических величин, со- де:ржа1ций последовательно соединенные евч-генератор, управляющий вход которого подключен к выходу генератора линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН), делитель мощности, опорный датчик, формирователь резонансных импульсов и формирователь временных интервалов, включающий первый и второй триггеры, измерительный датчик, включенный между вторым выходом делителя мощности и вторым входомформиро- вателя ;резонансных импульсов, и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, введены блок измерения временных интервалов, включенный иежду выходом формирователя временных интервалов и индикатором, и программно-временной блок, первый выход

которого

10

15

20

25

30

35

40 4550 55

соединен с входом установки в исходное состояние ГЛИН, а второй - с входом управления скоростью изменения напряжения ГЛИН, в формирователь временных интервалов введены последовательно соединенные первый блок выделения переднего фронта, первый элемент И, выход которого соединен с единичным входом первого триггера, последовательно соединенные триггер управления реверсом и второй блок выделения переднего фронта, выход которого является выходом формирователя временных интервалов, и последовательно соединенные блок вьщеления заднего фронта и второй элемент И, при этом выход блока вьщеления заднего фронта соединен с единичным входом второго триггера, выход которого подключен к второму входу первого элемента И и является , вторым выходо м формирователя временных интервалов, счетный вход триггера управления реверсом соединен с выходом первого триггера и вторым входом второго элемента И, выход которого подключен к нулевь1м входам первого и второго триггеров, входы первого блока вьщеления переднего фронта и блока выделения заднего фронта являются первым входом блока формирования временных интервалов, а вход установки в исходное состояние триггера управления реверсом является вторым входом формирователя временных интервалов, блок измерения временных интервалов состоит из последовательно соединенных генератора счетных импульсов, третьего элемента И, счетчика, регистра и вычислительного блока, а также эле- мента ИЛИ и блока задержки, при этом первый вход элемента ИЛИ является входом блока измерения временных интервалов и соединен с входом программно-временного блока, второй вход элемента ИЛИ является вторьм входом блока измерения временных интервалов и соединен с первым выходом программно-временного блока и вторым входом формирователя временных интервалов, выход элемента ИЛИ соединен с входом блока задержки и входом разрешения записи регистра, вход генёратор а счетных импульсов является третьим входом блока измерения временных интервалов и соединен с третьим выходом программно-временного блока, четвертый выход которого подключен к

$1234760

управляющему входу блока измеренияизмерения временных интервалов и

временных интервалов, соединенномусоединен с вторым выходом формировас управляющим входом вычислительноготеля временных интервалов, выход выблока, второй вход третьего элемен-j числительного блока является выходом

та И является четвертым входом блокаблока измерения временных интервалов.

Изобретение относится к области цифрового измерения физических величин - давления, перемещений, силы. температуры, влажности и т.д. с пойо- щью резонаторных СВЧ-датчиков. Цепь изобретения - повьнпение точности и быстродействия. Устройство содержит СВЧ-генератор 1, генератор линейно изменяющегося напряжения 2, делитель мощности 3, опорный датчик 4, формирователь временных интервалов (ФВИ) 5, состоящий из двух триггеров 6 и 7, двух блоков выделения переднего фронта 8 и 11,.двух элементов И 9 и 13,триггера управления реверсом 10 и блока выделения заднего фронта 12, формирователь резонансных импульсов 14,измерительный датчик 15, индикатор 16, программно-временной блок (ПВБ) 17 и блок измерения временных интервалов (БИВИ) 18, состоящий из сл