Преобразователь неэлектрических величин в электрический сигнал Советский патент 1992 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится преимущественно к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля размеров, малых перемещений, параметров вибраций, усилия и т.д.

Известен преобразователь неэлектрических величин в электрический сигнал, содержащий два высокочастотных генератора с включенными в контур емкостными дифференциальными датчиками, смеситель и фильтр низкой частоты.

Недостатками аналога являются невысокая чувствительность и ложность конструкции.

Известен преобразователь неэлектрических величин в электрический сигнал, содержащий сверхрегенератор, выполненный на транзисторе с емкостной обратной связью, и датчик, включенный в цепь положительной обратной связи сверхрегенератора.

Недостатками этого преобразователя является невысокая точность.

Целью изобретения является повышение точности за счет расширения диапазона линеаризированных участков его характеристики.

Указанная цель достигается тем, что в сверхрегенеративном преобразователе неэлектрических величин в электрический сигнал, содержащем транзисторный сверхрегенератор с емкостным датчиком в цепи положительной обратной связи, включены дроссель в цепь питания коллектора и базы, переменная емкость между базой и эмиттером транзистора, один электрод емкостного датчика заземлен, а датчик выполнен с возможностью дискретного изменения его емкости.

На фиг.1 и фиг,2 приведены соответственно схема и характеристика свехрегенера- тивного преобразователя неэлектрических величин в электрический сигнал.

со

с

VI

О

со

00 Os

ч

Сверхрегенеративный преобразователь неэлектрических величин в электрический сигнал содержит сверхрегенератор 1 с автосуперизацией, собранный на транзисторе 2, с емкостным датчиком 3 в цепи положительной обратной связи сверхрегенератора 1, включенного одной из обкладок на корпус, а другой обкладкой через разделительный конденсатор 4 к коллектору транзистора этом эмиттер транзистора зашунтирован конденсатором 5 на корпус, а последовательно цепи питания коллектора и базы транзистора 2 включен дроссель 6, при этом емкостной датчик 3 снабжен механизмом перемещения 7 одной из обкладок, который имеет несколько регулируемых фиксированных положений.

Сверхрегенеративный преобразователь неэлектрических величин в электрический сигнал работает следующим образом.

Высокочастотный сигнал по цепи положительной обратной связи сверхрегенератора 1 на участке коллектор-эмиттер проходит с коллектора транзистора 2 через конденсатор 8 на эмиттер транзистора 2, а также через разделительный конденсатор 4 и емкостной датчик 3 на корпус, а далее с корпуса через шунтирующий конденсатор 5 на эмиттер транзистора 2, при этом дроссель б препятствует замыканию противофазного высокочастотного сигнала положительной обратной связи на корпус. При внешнем неэлектрическом воздействии на емкостной датчик 3 происходит изменение величины положительной обратной связи сверхрегенератора 1, что приводит к изменению огибающей вспышек свободных колебаний в резонансном контуре 9 сверхрегенератора 1, при этом изменяется средний ток потребления сверхрегенератором 1 и сигнал на выходе сверхрегенератора 1, пропорциональный току потребления сверхрегенератора изменяется по закону изменения внешнего неэлектрического воздействия на емкостной датчик 3. Характеристика сверхрегенеративного преобразователя неэлектрических величин в электрический сигнал найденная экспериментально, имеет три участка характеристики h, 2 и з, в которых характеристика линейна и в которых коэффициент преобразования неэлектрических величин в электрический сигнал принимает разные максимальные значения. При этом механизм перемещения 7 одной из обкладок ем- костного датчика 3 обеспечивает регулируемое фиксированное положение этой обкладки так, что рабочий режим сверхрегенеративного преобразователя находится на участке характеристики h или h

или з, Механизм перемещения 7 одной из обкладки емкостного датчика 3 может быть выполнен, например, с использованием винтовой пары или дифференциального 5 винта.

Соединение цепи положительной обратной связи сверхрегенератора 1 с корпусом позволяет использовать емкостной датчик 3, одна из обкладок которого соеди0 нена с корпусом, что приводит к упрощению конструкции сверхрегенеративного преобразователя неэлектрических величин в элек- трический сигнал, так как отпадает необходимость в одной высокочастотной

5 цепи для подключения емкостного датчика и в изоляции одной из его обкладок от корпуса.

Возможность изменения рабочего режима сверхрегенеративного преобразова0 теля с помощью механизма перемещения 7 одной из обкладок емкостного датчика 3 позволяет изменять коэффициент преобразования неэлектрических величин в электрический сигнал К и изменять величи5 ну рабочего участка сверхрегенеративного преобразователя, что повышает точность сверхрегенеративного преобразователя неэлектрических величин в электрический сигнал.

0 Для сверхрегенеративного преобразователя неэлектрических величин в электрический сигнал работающего, например, на частоте 60 МГц при частоте суперизации 45 ГКц, экспериментально найдены коэффици5 ент преобразования неэлектрических величин в электрический сигнал К и величина рабочего участка сверхрегенеративного преобразователя I, которые соответственно равны: Ki 400 мВ/мкм, Кг 100 мВ/мкм,

0 Кз 70 мВ/мкм, И 5 мкм, 2 10 мкм и з 20 мкм, при этом при изменении величины конденсатора С0 изменяются одновременно и величины К и I.

5 Формула изобретения

Преобразователь неэлектрических величин в электрический сигнал, содержащий сверхрегенератор, выполненный на транзисторе с емкостной обратной связью и свя0 занный с его выходом емкостной датчик,о т- личающийся тем, что, с целью повышения точности за счет расширения диапазона линеаризированных участков характеристики преобразователя, он снабжен дросселем,

5 включенным в цепь питания коллектора и базы, переменной емкостью включенной между базой и эмиттером транзистора, один электрод емкостного датчика заземлен, в датчик выполнен с возможностью дискретного изменения его емкости.

L.

±П

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано в качестве преобразователя неэлектрической величины в электросигнал. Цель изобретения - повышение точности за счет расширения диапазона линеаризированных участков характеристики преобразователя. Последний выполнен в виде сверхрегенератора на транзисторе с емкостной обратной связью, параметры которой установлены так, что образованы три линеаризированных участка преобразователя с различной крутизной характеристиками. 2 ил.

WX i

ФигЛ