Устройство для измерения резонансной частоты датчиков-резонаторов Советский патент 1987 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к измерительной .технике и может быть использовано для непрерьгоного измерения резонансной частоты датчиков резонатор- ного типа.

Целью изобретения является повышение точности измерения резонансной частоты датчиков-резонаторов.

На чертеже приведена функциональная схема устройства для измерения резонансной частоты датчиков-резонаторов.

Устройство содержит высокочастотный генератор 1 с элементом 2 управЕсли частота Q генератора 1 совпадает с резонансной частотой О, датчика-резонатора 9, то радиоимления, однополосный фазокомпенсацион- 15 пульсы суммарнрй со + Сг и разностной

НБШ модулятор 3, управляющие входы которого соединены с выходами переключателей 4 и 5, разноименные входы которых соединены между собой и подключены к выходам фазового преобразователя 6 однофазного напряжения в двухфазное, вход которого соединен с выходом генератора 7 низкой частоты и входом делителя 8 частоты, датчик- резонатор 9, последовательно соединенные амплитудный детектор 10, усилитель 1 1 низкой частоты, фазочувст- вительньш выпрямитель 12, интегратор 13, цифровой частотомер 14, подключенный к выходу управляемого генератора 1 и к входу однополосного фазо- компенсационного модулятора 3, выход которого соединен с входом датчика- резонатора 9, управляющий вход фазо20

25

СО - Q частот проходят через резонатор с одинаковым ослаблением, и на выходе амплитудного детектора 10 отсутствует огибающая частоты коммутации Sl Я;/п, где п - коэффициент деления делителя 8. При расстройке резонатора из-за изменения, например диэлектрических или магнитных свойств контролируемого объекта радиоимпульсы частоты со + Q и о - 1 начинают испытывать различное ослабление, что вызьшает появление огибающей в выходном сигнале датчика. Выделенное детектором 10 напряжение 0 огибающей усиливается усилителем 11 низкой частоты и вьшрямляется фазо- чувствительным вьшрямителем 12. Выпрямленное напряжение, полярность ко торого определяется знаком расстрой40

чувствительного выпрямителя 12 соеди- 35 ки резонатора, заряжает интегратор нен с выходом делителя 8 частоты и . управляющими входами переключателей 4 и 5, выход интегратора 13 соединен с элементом 2 управления.

Устройство работает следующим образом.

Высокочастотный сигнал частоты СО генератора 1 поступает на сигнальньш вход однополосного модулятора 3, выполненного по фазокомпенсационной схеме. На управляющие входы модулятора через переключатели 4 и 5 поступают сигналы частоты S2 , сдвинутые на 90° преобразователем 6 однофазного напряжения в двзгхфазное, на вход которого поступает низкочастотный сигнал генератора 7. На выходе фазо- компенсационного модулятора 3 формируется сигнал суммарной СО + или разностной CJ - частоты в.зависимости от последовательности фаз модулирующих сигналов, которая определяется положением переключателей 4 и 5.

13, выходное напряжение которого из меняет реактивность элемента управл ния, например варикапа колебательно го контура генератора 1. Процесс из менения частоты генератора 1 длится до тех пор, пока его частота о не с совпадает с резонансной частотой да чика-резонатора СЭд В этом состоянии напряжение на выходе фазочувст- вительного выпрямителя 12 исчезает, и интегратор 13 через элемент 2 управления удерживает значение частот СО- QO, которое измеряется цифровым частотомером 14. В качестве интегра тора 13 может быть использован и микродвигатель, через редуктор связанный с входом конденсатора переме ной емкости высокочастотного генера тора.

Таким образом, предложенное устройство обеспечивает непрерывное сл жение и измерение частоты датчика- резонатора, которая изменяется в пр

50

55

При периодических переключениях последовательности фаз с частотой коммутации, которая задается частотой выходного напряжения делителя 8 частоты, на выходе однополосного модулятора 3 формируются радиоимпульсы одинаковой амплитуды, сдвинутые по частоте друг относительно друга на 2s2. Частоту Я, выбирают равной половине полосы пропускания датчика-резонатора 9.

Если частота Q генератора 1 совпадает с резонансной частотой О, датчика-резонатора 9, то радиоимпульсы суммарнрй со + Сг и разностной

0

5

СО - Q частот проходят через резонатор с одинаковым ослаблением, и на выходе амплитудного детектора 10 отсутствует огибающая частоты коммутации Sl Я;/п, где п - коэффициент деления делителя 8. При расстройке резонатора из-за изменения, например, диэлектрических или магнитных свойств контролируемого объекта радиоимпульсы частоты со + Q и о - 1 начинают испытывать различное ослабление, что вызьшает появление огибающей в выходном сигнале датчика. Выделенное детектором 10 напряжение 0 огибающей усиливается усилителем 11 низкой частоты и вьшрямляется фазо- чувствительным вьшрямителем 12. Выпрямленное напряжение, полярность которого определяется знаком расстрой40

35 ки резонатора, заряжает интегратор

13, выходное напряжение которого изменяет реактивность элемента управления, например варикапа колебательного контура генератора 1. Процесс изменения частоты генератора 1 длится до тех пор, пока его частота о не с совпадает с резонансной частотой даТ- чика-резонатора СЭд В этом состоянии напряжение на выходе фазочувст- вительного выпрямителя 12 исчезает, и интегратор 13 через элемент 2 управления удерживает значение частоты СО- QO, которое измеряется цифровым частотомером 14. В качестве интегратора 13 может быть использован и микродвигатель, через редуктор связанный с входом конденсатора переменной емкости высокочастотного генератора.

Таким образом, предложенное устройство обеспечивает непрерывное слежение и измерение частоты датчика- резонатора, которая изменяется в про50

55

цессе контроля диэлектрических и магнитных свойств объекта. Повьшение точности достигнуто за счет перестройки частоты только одного генератора с сохранением равенст- ва амплитуд радиоимпульсов разных частот за счет переключения последовательности фаз низкочастотных модулирующих сигналов, использования одного амплитудного детектора, .бездрейфового усилителя низкой частоты и непосредственно измерения частоты генератора с немодулированными колебаниями.

Формула изобретения

1

Устройство для измерения резонансной частоты датчиков-резонаторов, содержащее высокочастотный генератор

15

тельный выпрямитель и интегратор,выходом соединенный с элементом управления высоко астотного генератора, генератор низкой частоты и два переключателя , отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены фазовый преобразователь, делитель частоты и однополосный фазокомпенсационный модулятор, сигнальный вход которого соединен с выходом высокочастотного генератора, а управляющие входа соединены с выходами переключателей,разноименные входы которых соединены между собой и подключены к выходам фазового преобразователя, вход которого соединен с выходом генератора низкой частоты и входом делителя частоты, выход которого соединен с упс элементом управления, цифровой час- 0 равляющими входами переключателей и тотомер, датчик-резонатор, к выходу управляющим входом фазочувствитель- которого по/услючены последовательно ного вьтрямителя, а выход однополос- соединенные амплитудный детектор,уси- ного модулятора соединен с входом литель низкой частоты, фазочувстви- датчика-резонатора.

Редактор О.Юрковецкая

Составитель В.Новоселов

Техред Л.Олейник Корректор Т.Колб

Заказ 1794/37Тираж 731Подписное

ВНИИПИ 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

тельный выпрямитель и интегратор,выходом соединенный с элементом управления высоко астотного генератора, генератор низкой частоты и два переключателя , отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены фазовый преобразователь, делитель частоты и однополосный фазокомпенсационный модулятор, сигнальный вход которого соединен с выходом высокочастотного генератора, а управляющие входа соединены с выходами переключателей,разноименные входы которых соединены между собой и подключены к выходам фазового преобразователя, вход которого соединен с выходом генератора низкой частоты и входом делителя частоты, выход которого соединен с уп

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано для непрерывного измерения резонансной частоты датчиков резонатор- ного типа. Целью изобретения является повышение точности измерения резонансной частоты датчиков-резонаторов. Для достижения поставленной цели в устройство дополнительно введены фазовый преобразователь 6, делитель 8 частоты и однополосньш фазо- компенсационньй модулятор 3. Кроме того, устройство содержит высокочас- тотньй генератор 1 с элементом управления 2, переключатели 4 и 5, генератор 7 низкой частоты,датчик-резонатор 9,амплитудный детектор 10,усилитель 11 низкой частоты, фазочувствитель- ньй вьшрямитель 12, интегратор 13, цифровой частотомер 14. По сравнению с прототипом повышение точности дос- тигнуто за счет перестройки частоты только одного генератора с сохранением равенства амплитуд радиоимпульсов разных частот за счет переключения последова гельности фаз низкочастотных модулирующих сигналов, использования одного амплитудного, детектора, бездрейфового усилителя низкой частоты и непосредственного измерения частоты генератора с немодулированными колебаниями. 1 ил.. I (Л 1 00 о 00 QD 4 О