Помехоустойчивый преобразователь перемещений в период электрических колебаний Советский патент 1987 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений.

Цель изобретения - повьшение помехоустойчивости преобразователя путем синхронного детектирования и фильтрации помех выходного сигнала бесконтактного потенциометрического датчика.

На фиг. 1 изображена блок-схема преобразователя; на фиг. 2 - временная диаграмма, поясняющая работу преобразователя.

Преобразователь содержит бесконUg(t) U,(t) + (t)

Сигнал представляет собой колебание прямоугольной формы.Спектр его записывают следующим образом:

, 00

4-

Up(t)

sin(2n-1)(i3t

2n-1

to

где V - амплитудное значение сигнальной составляющей. Смесь двух составляющих Ufc(t) подается на входы синхронных детекторов 6 и 7. Синхронный детектор 6 вы. te деляет верхний полупериод сигнала с тактньм потенциометрическии датчик 1 ,-.,

- выхода усилителя 5, а детектор 7 с двумя неподвижными электродами 2 и - о -

нижний. На выходе синхронных детек-торов 6 и 7 сигнал представляет со- . бой прямоугольные импульсы, промоду- н„. „ ., „„.н..,н -, ............... « лированные по амплитуде помехой,

текторы 11 и 12. интегратор 13. ком- тт

i- г спектр его U (t; можно представить

следующим образом:

3 и подвижным электродом 4, усилитель 5, синхронные детекторы 6 и 7, фильтры 8 и 9, инвертор 10, синхронные депаратор 14, делитель 15 напряжения и шину 16 нулевого потенциала.

Подвижный электрод 4 датчика 1 подключен к входу усилителя 5, выход которого подключен к входам синхронных детекторов 6 и 7, выходы которых через фильтры 8 и 9 и синхронные детекторы 11 и 12 подключены к входам интегратора 13.

Выход интегратора 13 через компаратор 14 подключен к входу инвертора 10. Делитель 15 напряжения подключен к выходу компаратора 14.

Преобразователь работает следующим образом.

I

Период Т релаксационных колебаний, возникающих в преобразователе, определяется выражением

т - 9 BlU-Ril - R.

25

-V ( 4. 2 sin (2n-1)(0t. ( 2 -2п-Т -

-(t) (||::2i2(2Dil)st),

2n-1

30

Далее сигнал проходит через фипьтр с большой постоянной времени, где происходит фильтрация составляющей помехи, но форма сигнала не изменяется, т.е.

35

6Ь1Х

й,9

sin (2n-1)Qt

„ i:

t ( f 4. (2n-1)wt

(t) ( + г -7-iT

2n-1

40

Синхронный детектор 11 выделяет нижний полупериод сигнала, проходящего по верхнему полуканалу схемы по- давления помехи, а синхронный детек- 45 тор 12, наоборот, - верхний полупё- риод сигнала, проходящего по нижнему полуканалу.

n - коэффициент деления делителя 15 напряжения; i - постоянная интегрирования интегратора 13;

R, - сопротивления датчика между

электродами 2, 3 и 2, 4 соНа выходе синхронных детекторов 11 и 12 получаем также прямоугольные

sin(2n-1)cot

ответственно.

Таким образом, период релаксацион- о импульсы, но уже не искаженные сос- ных колебаний линейно зависит от соп- тавляющей помехи ротивления RX между неподвижным электродом 2 и подвижным электродом 4 датчика 1, которое , в свою очередь, пропорционально измеряемому перемеще- t нию.

В реальных условиях на выходе усилителя. 5 -присутствует аддитивная смесь Ug(t) сигнал + помеха, т.е.

тт - 47 С 4. V - :i±-- : -ивых,,,,- Vc(2- яг 2п-1

С детекторов11 и 12 сигналы пода ются на интегратор 13, суммируются .на его входах ивызывают релаксационные колебанияаналогично описанному.

Ug(t) U,(t) + (t)

Сигнал представляет собой колебание прямоугольной формы.Спектр его записывают следующим образом:

, 00

4-

Up(t)

sin(2n-1)(i3t

2n-1

где V - амплитудное значение сигнальной составляющей. Смесь двух составляющих Ufc(t) подается на входы синхронных детекторов 6 и 7. Синхронный детектор 6 вы25

-V ( 4. 2 sin (2n-1)(0t. ( 2 -2п-Т -

-(t) (||::2i2(2Dil)st),

2n-1

30

Далее сигнал проходит через фипьтр с большой постоянной времени, где происходит фильтрация составляющей помехи, но форма сигнала не изменяется, т.е.

5

6Ь1Х

й,9

sin (2n-1)Qt

„ i:

t ( f 4. (2n-1)wt.

(t) ( + г -7-iT b

2n-1

Синхронный детектор 11 выделяет нижний полупериод сигнала, проходящего по верхнему полуканалу схемы по- давления помехи, а синхронный детек- 45 тор 12, наоборот, - верхний полупё- риод сигнала, проходящего по нижнему полуканалу.

На выходе синхронных детекторов 11 и 12 получаем также прямоугольные

sin(2n-1)cot

импульсы, но уже не искаженные сос- тавляющей помехи

тт - 47 С 4. V - :i±-- : -ивых,,,,- Vc(2- яг 2п-1

С детекторов11 и 12 сигналы подаются на интегратор 13, суммируются .на его входах ивызывают релаксационные колебанияаналогично описанному.

Формула изобретения

Помехоустойчивый преобразователь перемещений в период электрич еских колебаний, содержащий бесконтактный потенциометрический датчик, усилитель, шину нулевого потенциала, интегратор, компаратор,выход которого подключен к первому неподвижному электроду бесконтактного потенциомет рического датчика, подвижный электрод которого подключен к инвертирующему входу усилителя, выход которого подключен к второму неподвижному электроду бесконтактного потенциометри- ческого датчика, прямой вход усилителя подключен к шине нулевого потенциала, отличающийся тем, что,с целью повьппения помехоустойчивости в него введены четыре синхронных детектора, два фильтра нижних частот, инвертор и делитель

, „

5 О 5

0

напряжения, а интегратор выполнен с дополнительным инвертируклцим входом, выход усилителя подключен к первым входам первого и второго синхронных детекторов, выходы которых через первый и второй фильтры соответственно подключены к первым входам соответственно третьего и четвертого синхронных .детекторов, выходы которых подключены соответственно к инвертирующему и дополнительному инвертирующему входам интегратора, выход которого подключен к первому входу компаратора, выход которого через делитель напряжения подключен к второму входу компаратора, выход компаратора подключен к прямому входу интегратора и вторым входам второго и третьего синхронных детекторов, выход компаратора через инвертор подключен к вторым входам первого и че,твертого синхронных детекторов.

« //

:lzlrbHzQ±t;F

«

-П-П П П

Редактор О. Головач

Составитель В. Подолян

Техред Л.Олейник Корректор М. Пожо

Заказ 1788/31 Тираж 678Подписное

ВНИИЛИ Государственного комитета СССР

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

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

t Т