Струнный электростатический измерительный преобразователь Советский патент 1987 года по МПК G01L1/10 

113

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для построения многоканальных высокотемпературных преобразователей давления, силы в частоту,

Цель изобретения - повьшение надежности измерений за счет стабилизации автоколебаний струны,

На чертеже приведена схема струнного электростатического преобразова теля.

Устройство состоит из струн 1-3, механически связанных с исследуемым объектом, возбуждающих электродов 4- 6, соединенных через коммутатор 7 и конденсатор 8 с частотозадающим контуром высокочастотного генератора 9, выход которого через блок 10 преобразования высокой частоты и вычитающий блок 1 соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика 12 и входом частотного дететстора 13, выхо которого через усилитель 14 низкой частоты и резистор 15 соединен с конденсатором 8 и коммутатором 7,

Выходы реверсивного счетчика 12 соединены с соответствующими управляющими входами двоичного умножителя 16, основной выход которого через вычитающий блок Ы и элемент 2 ИЛИ 17 соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика 12, а второй выход двоичного умножителя 16 через элемент задержки 18 подключен к вто

рому входу элемента 2 ИЛИ 17, Частот- 35 перейдя к оригиналу для устано- ный вход двоичного умножителя 16 сое- вивщегося режима с учетом (1), динен с источником опорного сигнала fp и вторым входом блока 10 преобразования высокой частоты.

Устройство работает следующим об-

f,(t)fo+fj. A(Q).sin (cOct+tp)-fo,j, (6)

1

разом.

Под действием измеряемой силы или давления изменяется резонансная частота струн 1-3, При подключении коммутатора 7 к одному из электродов 4-6 изменения емкости между колеблющейся струной 1 и электродом 4 через разделительный конденсатор 8 воздей- ствугс- на ч ас то то задающий контур высокочастотного генератора 9, что при- .водит к частотной модуляции сигнала f.(t) на выходе генератора 9,

Сигнал f){(t) подается через блок55 начального состояния N(tj|) счетчика, 10 преобразования высокой частоты и спустя время установления, частота вычитающий блок 11 на суммирующий f(t) на выходе двоичного умножителя вход реверсивного счетчика 12 и час- всегда меньше частоты ) на выходе тотный детектор 13,генератора 9,

5

0

5

При включении устройства или при воздействии сильных помех счетчик 12 может находиться в произвольном сое- тоянии (число N(t) в счетчике имеет произвольное значение) и значение сигнала f(t) на основном выходе двоичного умножителя может оказаться больше значение сигнала f,-)j(t) на выходе генератора 9 высокой частоты

f,(t)f(t), (1) Тогда сигнал на положительном выходе вычитающего блока

f2(t)0,(2)

а на его отрицательном выходе

f,(t)f(t)-f,(t). (3) Текущее значение числа N(t) в счетчике определяется выражением

i

N(t)n| (f,(l:)-f, (-)-,,)d (4)

где

n 0

число разрядов счетчика;

f,(t)(t) - сигнал на первом вьпсоде дво- ичного умножителя;

опорньй сигнал; сигнал на втором выходе двоичного умножителя,

Переписав (4) в операторной форме и разрещив относительно ff(P), получаем

1 f f-f f f-r f f

02

перейдя к оригиналу для устано- ивщегося режима с учетом (1),

f,(t)fo+fj. A(Q).sin (cOct+tp)-fo,j, (6)

А(сОс)

:,; Cf arc tg

5

0

(co,T/ C0,27f,; , .

В данном преобразователе Т должно выбираться из условия

. СОе ТЫ ,(7)

Тогда можно записать

f((t) fo-fo2

(8)

Учитывая, что величина промежуточной частоты fp2 выбирается значительно больще частоты девиации f(f f,), можно заключить, что независимо от

Сигнал на положительном выходе вычитающего блока

f(t)f,(t)-ff(t) (9) а на его отрицательном выходе

fj(t)0.. (10) Текущее значение числа N(t) в счетчике в этом режиме также определяется выражением (4), Перейдя к операторной форме и разрешив (4) относительно f(P), получаем

f(P)f,(P)

FT

1+РТ 1+РТ

(И)

или для установившегося режима запи- сьшаем

fJt)f,,,(co,).sin(co,t+(p) (12

А.

Wet

ф+(сОоТУ

гГ )

Ц) агс tgПри выполнении условия (7)

А/ЫС)-, (15)

в

С учетом (15) выражение (12) принимав ет вид-30

f,(t) fj sin (), (16) Из (16) видно, что постоянная составляющая сигнала на входе частотного детектора 13 является постоянной ве- 35 личиной. Она не зависит от несущей

частоты

f. сигнала f(t) генератора

9, а определяется величиной fQ

Составитель В, Федоров Редактор Т, Парфенова Техред И.Попович Корректор А, Обручар

Заказ 1619/38 Тираж 777Подписное

ВНИИПИ Гок;ударственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

10

0

5

-30

35

Формула изобретения Струнный электростатический изме- рительньм преобразователь, содержащий струны и изолированные от них электроды, через коммутатор и конден- j сатор соединенные с частотозадающим контуром генератора высокой частоты, частотный детектор, соединенный через усилитель низкой частоты и резистор с коммутатором, отличающи и- с я тем, что, с целью повьш1ения надежности измерений за счет стабилизации автоколебаний струны, в него введены дюследовательно соединенные блок преобразования высокой частоты, вычи- ;тающий блок, реверсивный счетчик, двоичный умножитель, элемент задержки, элемент 2 ИЛИ, а также источник опорного сигнала, причем выход генератора высокой частоты соединен с входом блока преобразования высокой частоты, к второму входу которого подключен источник опорного сигнала, соединенный с частотным входом двоичного умножителя, выход блока преобразования высокой частоты соединен с первым входом вычитающего блока, .второй вход которого соединен с пер- вым выходом двоичного умножителя, I первый выход вычитающего блока соединен с входом частотного детектора и суммирующим входом реверсивного счетчика, второй выход через первый . вход элемента 2ИЛИ - с вычитающим входом реверсивного счетчика, а второй выход двоичного умножителя через элемент задержки подключен к второму входу элемента 2ИЛИ.

Изобретение может быть использовано для построения многоканальных высокотемпературных преобразователей давления, силы в частоту. Цель изобретения - повышение надежности измерений. Устройство содержит струны 1-3, возбуждающие электроды 4-6, коммутатор 7, генератор 9, блок 10 преобразования высокой частоты, вычитающий блок 11, реверсивный счетчик 12, детектор 13 и усилитель 14 низкой частоты. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет осуществить стабилизацию автоколебаний струн 1-3. 1 ил. I (Л