Индуктивный измерительный преобразователь Советский патент 1989 года по МПК G01L9/10 G01R27/26 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения различных неэлектрических величин с помощью дифференциально-индуктивных датчиков.

Целью изобретения является повышение точности преобразования.

На чертеже представлена функци- ональная схема преобразователя параметров дифференцильно-индуктивных датчикав в интервал времени.

Преобразователь .содержит генератор 1 переменного напряжения, резис- :торы 2, первый 3 и второй 4 операционные усилители, в обратную связь которых включены обмотки дифферен-. 1диально-индуктивного датчика 5, фазовращатель 6 с двумя выходами t /2 , фазочувствительные детекторы

31472775

7 и 8, фильтры 9 и 10 нижних частот, интегратор 11, компаратор 12 напряжений и генератор 13 прямоугольных ийпульсов.

Интегратор 11 содержит третий операционньй усилитель 14 с конденсатором 15 в цепи обратной связи, двух- позиционный переключатель 16, конденсатор 17 и резисторы 18 и 19.

Дифференциально-индуктивный датчик 5 содержит мембрану и два П-об- разных сердечника с обмотками.

Устройство работает следующим образом.15

Выходной сигнал генератора 1 переменного напряжения поступает через резисторы 2 на инвертирующие входы двух операционных усилителей 3 и 4

5 .

10

разноетно-интегрирующего преобразования.

Происходит это следующим образом. В первом (втором) такте преобразования, длительность которого равна t, (tj ) , к инвертирующему входу третьего операционного усилителя 14 с емкостной обратной связью подключается разность (сумма) двух напряжений - прямоугольного импульсного напряжения с периодом То, подаваемого от генератора 13 через последовательно соединенные конденсатор 17 и резистор 18, и напряжения ), поступающего с выхода фильтра 10 (9) нижних частот через двухпозиционный переключатель 16, занимающий положение, показанное на чертеже (противоположно

с обмотками дифференциально-индуктив- 20 показанному), и резистор 19. Выходное

разноетно-интегрирующего преобразования.

Происходит это следующим образом. В первом (втором) такте преобразования, длительность которого равна t, (tj ) , к инвертирующему входу третьего операционного усилителя 14 с емкостной обратной связью подключается разность (сумма) двух напряжений - прямоугольного импульсного напряжения с периодом То, подаваемого от генератора 13 через последовательно соединенные конденсатор 17 и резистор 18, и напряжения ), поступающего с выхода фильтра 10 (9) нижних частот через двухпозиционный переключатель 16, занимающий положение, показанное на чертеже (противоположно

Изобретение относится к индуктивным измерительным преобразователям и позволяет повысить точность преобразования аналогового сигнала в интервал времени. Выходной сигнал генератора 1 переменного напряжения поступает на входы операционных усилителей 3 и 4 с обмотками дифференциального индуктивного датчика 5 в цепи обратной связи. При воздействии внешней силы, например давления, на индуктивный датчик на выходе усилителей 3 и 4 изменяется величина сигнала. Этот сигнал в фазочувствительных детекторах 7 и 8 преобразуется в сигнал постоянного тока, который через фильтры 9 и 10 поступает на вход двухпозиционного переключателя и далее на вход интегратора, собранного на базе операционного усилителя 14. На вход интегратора подаются также импульсы с выхода генератора 13. Выходное напряжение операционного усилителя 14 является интегралом разности (суммы) напряжений, поступающих на его вход с выходов фильтров нижних частот 9 и 10. Эти напряжения в компараторе 12 сравниваются с нулевым уровнем, и в момент их равенства вырабатывается сигнал, управляющий работой двухпозиционного переключателя. При этом в результате преобразования на выходе устройства образуются импульсы, длительности которых пропорциональны измеряемому давлению. 1 ил.

-

ного датчика 5 в обратной связи. Под действием преобразуемой неэлектрической величины, например давления, мембрана датчика 5 прогибается, в результате чего изменяется воздушный зазор между мембраной и сердечниками, следствием этого является изменение значений полных сопротивлений обмоток датчика. Ввиду малых значений лрогибов мембраны изменением актив ных составляющих полных сопротивлени обмоток датчика в первом приближении можно пренебречь. Таким образом, в процессе преобразования индуктивност L каждой из обмоток датчика, соответствующая нулевому значению преобразуемой величины, изменяется, причем индуктивность одной увеличивает свое значение на 4L, индуктивность друсой уменьщает на такое же значег кие AL.

В случае идентичного и линейного преобразования относительное изменение индуктивностей обмоток дифференциального датчика, прямо пропорциональное значению преобразуемой неэлектрической величины, может быть выражено следующим образом

UT

и,

- иг н- и.

(1) 50

где и,(иг)

выходное постоянное нап- ряжение фильтра нижних частот 9 (10). 55

Отношение (1) в предлагаемом устройстве реализуется путем применения варианта метода двухтактного

напряжение операционного усилителя 14, являющееся интегралом разности (суммы) указанных напряжений, сравнивается с нулевым уровнем с помощью компаратора 12 напряжений, который в моменты их равенства вырабатывает импульсные сигналы, управляющие работой двухпозиционного переключателя 16. При равенстве значений резисторов 18 и 19 для двух тактов интегрирования справедливо соотноще- ние

35

(2)

Из выражений (1) и (2) следует.

что

t-i - t-i

(3)

JL

L TO

Выражение (3) показывает, что относительное изменение индуктивности обмоток дифференциального датчика и, -следовательно, значение преобразуемой неэлектрической величины прямо пропорционально интервалу времени t 1 - t

г

При

этом результат преобразования не зависит от амплитуды и частоты напряжения питания обмоток датчика. Интервал времени t 1- ti, являющийся информативным сигналом преобразователя, может быть измерен с помощью любого из известных цифровых методов.

Формула изобретен и

Индуктивный измерительный преобразователь, содержащий генератор

переменного напряжения, два опера- ционных усилителя, дифференциальньш . индуктивный датчик, фазочувствитель- вый детектор, первый, фильтр нижних частот и фазовращатель, причем гене- ратор выходом подключен к входу фазовращателя и к входам операционных усилителей, в цепи обратной связи которых включены обмотки диф- ференциального индуктивного датчика, а выход первого операционного усилителя через фазочувствительный детектор подключен к входу первого фильтра нижних частот, при этом выход фазовращателя подключен к управляющему входу детектора, отличающийся тем, что, с целью повьше- ния точности преобразования, в него введены второй фазочувствительный детектор, второй фильтр нижних частот, двухпозиционный переключатель.

C.t/ir/2

sF- - A

интегратор, выполненный в виде one-. рационного усилителя с емкостью в цепи обратной связи, генератор прямоугольных импульсов и компаратор, при этом выход второго операционного усилителя через второй фазочувстви- тельньй детектор, второй фильтр нижних частот подключен к первому входу двухпозиционного переключателя, второй вход которого соединен с выходом первого фильтра нижних частот, а выход подключен к входу интегратора, к которому подключен также выход генератора прямоугольных импульсов, при этом выход интегратора соединен с входом компаратора, выход которого подключен к управляющему входу двухпозиционного переключателя, причем управляющий вход воторого фазочувст- вительного детектора соединен с вторым выходом фазовращателя.

То