Способ линеаризации характеристик нелинейных датчиков и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК G06G7/26 

vj СО N5 CJ СЛ Ю

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к диэлькометриче- ским влагомерам.

Известна схема линеаризации, содержащая опорный генератор, генератор импульсов, смеситель, калибратор, цифроаналоговый преобразователь, сумматор.

Недостатком этой схемы является невозможность линеаризации выходной характеристики емкостных датчиков с разными характеристиками.

Известно устройство для линеаризации функции, содержащее блок памяти, счетчик результатов, генератор импульсов, узел сравнения, цифроаналоговый преобразователь, формирователь опорного сигнала, блок разрешения записи, регистр, два сумматора и элемент задержки.

Недостатками этого устройства являются сложность и недостаточная точность.

Целью изобретения является повышение точности и упрощение реализации способа.

Поставленная цель достигается тем, что при осуществлении способа линеаризации характеристик нелинейных емкостных датчиков используют нелинейную положительную обратную связь, с помощью которой преобразуют частоту в емкость и суммированием на входе измерительного устройства емкости обратной связи с емкостью датчика получают линейную выходную характеристику измерительного устройства с датчиком.

На фиг. 1 показаноустройство, с помощью которого осуществляется предлагаемый способ; на фиг. 2 и 3 - графики, поясняющие предлагаемый способ.

Устройство для линеаризации характеристик нелинейных емкостных датчиков состоит из генератора 1 опорной частоты, генератора 2 импульсов, смесителя 3, калибратора 4 импульсов, емкостного датчика 5, преобразователя 6 частоты в напряжение, преобразователя 7 напряжения в емкость и сумматора 8.

Выходы генераторов 1 и 2 соединены со смесителем 3, выход которого соединен с входом калибратора 4, с выхода которого образуется положительная обратная связь через преобразователь 6 частоты в напряжение и преобразователь 7 напряжения в емкость, выход которого соединен с вторым входом сумматора 8, датчик 5 соединен с первым входом сумматора, а выход сумматора - с генератором 2.

Линеаризация выходной характеристики осуществляется следующим образом.

При линейном увеличении входного параметра (емкости датчика 5) на выходе калибратора 4 частота последовательных импульсов увеличивается нелинейно (чувствительность измерительной схемы

К -п-1 уменьшается), на выходе преобразователя 6 частоты в напряжение формируется аналоговый сигнал, линейно зависящий от выходной частоты измерительного устройства. В результате подключения выхода преобразователя 7 напряжения в емкость к одному из входов сумматора 8 чувствительAF

ность -тр измерительного устройства увеличивается по мере увеличения емкости

датчика 5. Преобразователь б частоты в напряжение и преобразователь 7 напряжения в емкость включены в положительную обратную связь.

На фиг. 2 показан график, характеризующий линеаризацию выходной характеристики. Изменению измеряемого параметра А С на входе измерительного устройства без обратной связи соответствует изменение выходной частоты Рб о.с. нелинейной зависимости.

Согласно предлагаемому способу линеаризации характеристик нелинейных емкостных датчиков выходная частота измерительного устройства через обратную связь

преобразуется в емкость с нелинейной зависимостью Д Со.с., в результате выходная характеристика измерительного устройства преобразуется в F0.c.

Суммированием емкости обратной связи с емкостью датчик на выходе сумматора получаем линейную характеристику выходной частоты Рл. от измеряемого параметра ДС.

Пример. Для линеаризации нелинейной выходной характеристики измерительного устройства с диэлькометрическим датчиком в одной системе координат строят: линеаризованную характеристику n W (см. кривую 1 на фиг. 3), емкостную характеристику без обратной связи n Fi( ДС) (см. кривую 2 на фиг. 3), влажностную характеристику без обратной связи n F2(W) (см. кривую 3 на фиг. 3), разности ординат последовательных точек Bj-Ai в виде отрезков ai переносят вверх от соответствующих точек с линеаризованной характеристики, конечные точки Dj перенесенных отрезков а; соединяют в видэ характерной кривой и получают оптимальную емкостную характеристику (см. кривую 4 на фиг. 3), соответствующую линеаризованной шкале влагомера конкретного назначения, реализацию оптимальной емкостной характеристики измерительного устройства конкретного назначения

осуществляют подбором элементов обратной связи (блоки 6 и 7).

Эффективность предлагаемого способа линеаризации выходной характеристики нелинейных емкостных датчиков по сравнению с известным способом обусловлена сокращением работ по линеаризации шкалы измерительного устройства, уменьшением комплектующих элементов, повышением надежности и точности измерения.

Формула изобретения 1. Способ линеаризации характеристик нелинейных датчиков, основанный на выделении разностной частоты между частотой, пропорциональной выходной характеристике нелинейного датчика, и опорной частотой, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения за счет линеаризации характеристик нелинейных емкостных датчиков с различными характеристиками, выделенную разностную часто

5

0

ту преобразуют в прямо пропорционалы /ю ей величину емкости, которую суммируют с емкостью нелинейного емкостного датчика. 2. Устройство для линеаризации характеристик нелинейных датчиков, содержащее сумматор, первый вход которого соединен с выходом нелинейного датчика, а выход подключен к управляющему входу генератора импульсов, соединенного выходом с первым входом смесителя, второй вход которого подключен к выходу генератора опорной частоты, а выход через калибратор импульсов подключен к входу преобразователя частоты в напряжение, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения за счет линеаризации характеристик нелинейных емкостных датчиков с различными характеристиками, в него введен преобразователь напряжения в емкость, подключенный входом и выходом соответственно к выходу преобразователя частоты в напряжение и второму входу сумматора.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к диэлькометриче- ским влагомерам. Цель изобретения - расширение области применения за счет линеаризации характеристик нелинейных емкостных датчиков с различными характеристиками. Поставленная цель достигается за счет введения операции преобразования выделенной разностной частоты в пропорциональную ей величину емкости и сложения ее с емкостью нелинейного емкостного датчика. Устройство, реализующее данный способ, содержит генератор 1 опорной частоты, генератор 2 импульсов, смеситель 3, калибратор 4 импульсов, емкостный датчик 5, преобразователь 6 частоты в напряжение, преобразователь 7 напряжения в емкость и сумматор 8. 2 с.п.ф-лы, 3 ил. сл с

(00

30

so ю

60 50

to

30

ео Ю

о

i 2 3 4 € 7 8 3 0

. 2

Р

о.с.

1л

FS.o.c

ACh

П

Јttr.

3