Устройство для импульсного возбуждения непрерывных колебаний струны Советский патент 1993 года по МПК G01L21/10 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для возбуждения непрерывных колебаний струны струнного преобразователя с одной электромагнитной катушкой возбуждения в режиме свободных колебаний.

Известно устройство для возбуждения непрерывных колебаний струны, содержащее струнный преобразователь с одной электромагнитной катушкой возбуждения, усилитель, детектор, фильтр низких частот, компаратор уровня, умножитель частоты с коэффициентом умножения, равным двум, первую и вторую схемы совпадения, генератор, коммутатор, усилитель-ограничитель и регистратор, причем электромагнитная катушка возбуждения струнного преобразователя подключена к коммутатору, к выходу которого подключены входы детектора, усилителя-ограничителя, регистратора и умножителя частоты, выход детектора через фильтр низких частот подключен к компаратору уровня, выходы умножителя частоты и усилителя-ограничителя подключены к входам первой схемы совпадения, выход которой подключен к первому входу второй схемы совпадения, к второму входу уровня, а выход второй схемы совпадения подключен к входу управления генератора 1.

Недостатком данного устройства является наличие постоянной синхронизации импульса силы возбуждения колебаний струны, что обусловлено отсутствием учета запаздывания величины ЭДС, наводимой в электромагнитной катушке струной, на величину Тс/4, гдеТс период колебаний струны. Наличие этого эффекта приводит к снижению амплитуды колебаний струны и значительным фазовым девиациям, что снижает точность преобразования измеряемой физической величины.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является утройство для импульсного возбуждения непрерывных колебаний струны, содержащее струнный преобразователь с одной катушкой возбуждения, коммутатор, усилитель-ограничитель, генератор импульсов, цифровой делитель частоты, двухвходовую схему совпадения, блок дифференцирования и региw

Ј

VI

00

о со XI XI

стратор, причем струнный преобразователь соединен с первым входом коммутатора, второй вход которого связан с генератором импульсов, а выход через последовательно соединенные преобразователь сигнала и схему управления соединен с управляющим входом генератора, регистратор подключен к выходу преобразователя сигналов, при этом схема управления выполнена в виде схемы совпадения и параллельно соеди- ненных входами делителя частоты и блока дифференцирования, выходы которых соединены с входами схемы совпадения, а преобразователь сигнала выполнен в виде усилителя-ограничителя 2.

Недостатком данного устройства является наличие постоянной рассинхрониза- ции импульса силы возбуждения колебаний струны, что обусловлено отсутствием учета запаздывания величины ЭДС, наводимой в электромагнитной катушке струной, на величину Тс/4, где Тс - период колебений струны. Последнее приводит к демпфированию колебаний струны и увеличению состава их гармоник, а следовательно, кснижениюточ- ности измерения.

Цель изобретения - повышение амплитуды колебаний струны и уменьшение фазовых девиаций.

Цель достигается тем, что в устройство для импульсного возбуждения непрерывных колебаний струны, содержащее струнный преобразователь с одной электромагнитной катушкой возбуждения, коммутатор, усилитель-ограничитель, генератор импульсов, цифровый делитель частоты, блок диффе- peH4npoBaHHflt введены RS-триггер, первый и второй ключи, реверсивный счетчик и генератор счетных импульсов, причем струнный преобразователь с одной катушкой возбуждения соединён с первым входом коммутатора, второй вход которого связан с генератором импульсов, а выход через последовательно соединенные усилитель-ограничитель, цифровой делитель частоты, блок дифференцирования подключен к S- входу RS-триггера, выход которого соединен к первому входу второго ключа и входу генератора импульсов, выход генератора счетных импульсов подсоединен к вторым входам первого и второго ключей, выходы которых соответственно подключены к входам +Г и И-Г реверсивного счетчика, выход 0 которого подсоединен к R-входу RS-триггера, а первый вход первого ключа подсоединен к выходу цифрового делителя частоты. У предлагаемого решения по сравнению с прототипом с введением этих отличи- тельных признаков появляется новое

свойство, заключающееся в точной синхронизации импульса возбуждения колебаний струны.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма его работы.

Устройство содержит струнный преобразователь 1 с одной электромагнитной катушкой возбуждения, коммутатор 2, генератор 3 импульсов, усилитель-ограничитель 4, цифровой делитель.5частоты, блок 6 дифференцирования, RS-триггер 7, первый ключ 8, реверсивный счетчик 9, второй ключ 10, генератор 11 счетных импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Начальный запуск генератора 3 импульсов обеспечивается подачей импульсов запуска на вход 12 устройства. Выработанный импульс возбуждения прямоугольной формы с выхода генератора 3 импульсов через коммутатор 2 возбуждает свободные затухающие колебания струны преобразователя 1 с периодом Тс(фиг.2а), которые наводят в его электромагнитной катушке ЭДС, сдвинутую на Тс/4 относительно колебаний струны. На время действия импульса возбуждения коммутатор 2 отсоединяет катушку возбуждения струнного преобразователя 1 от входа усилителя-ограничителя 4 для предотвращения прохождения высоковольтного импульса возбуждения на вход усилителя-ограничителя 4. Сигнал с выхода струнного преобразователя 1 через коммутатор 2 поступает на вход усилителя-ограничителя 4 и усиленный до ограничения (фиг.26) поступает на вход цифрового делителя 5 частоты, с выхода которого импульсы (фиг.2в) поступают на первый вход первого ключа 8 и вход блока 6 дифференцирования. Генератор 11 счетных импульсов вырабатывает прямоугольные импульсы (фиг.2г), которые поступают на вторые входы первого 8 и второго 10 ключей. В исходном состоянии реверсивный счетчик 9 и RS-триггер 7 находятся в состоянии О, ключи 8 и 10 закрыты. На время прихода импульса (фиг.2в) с выхода цифрового делителя 5 частоты открывается первый ключ 8 и счетные импульсы (фиг.2д) поступают на вход +Г реверсивного счетчика 9. Задний фронт импульса (фиг.2в), пройдя через блок 6 дифференцирования (фиг.2е), переключает RS-триггер 7 в состояние Г. Триггер 7 открывает второй ключ 10 и счетные импульсы (фиг. 2ж) начинают поступать на вход -Г реверсивного счетчика. В момент окончания счета на выходе О реверсивного счетчика формируется отрицательный импульс (фиг. 2з), который переключает RS-триггер 7 в состояние 0й (фиг.2и). Таким образом на

выходе RS-триггера 7 формируется импульс (фиг.2и), начало которого совпадает с задним фронтом импульса (фиг.2в) с выхода цифрового делителя 5 частоты, а длительность - с длительностью Тс/2 с точностью до шага квантования. Этот импульс поступает на вход управления генератора 3 импульсов, вырабатывающего в этот момент времени импульс возбуждения (фиг.Зк) струнного преобразователя 1. Далее устройство обеспечивает поддержание колебаний струны, возбуждая их с периодом пТс, где п - коэффициент деления частоты. При длительности импульса возбуждения (фиг.2к), равной Тс/2, что имеет место в предлагаемом устройстве, его центр совпадает с моментом ноль-перехода колеблющейся струны, при этом обеспечивается самый энергетически выгодный режим импульсного возбуждения струны.

Техническим преимуществом предлагаемого устройства для импульсного возбуждения непрерывных колебаний струны по сравнению с аналогом и прототипом является наличие блока, позволяющего обеспечить максимальную амплитуду у колебания струны (при заданной амплитуде U импульса с выхода генератора 3 импульсов), а следовательно, и величину наведенной ЭДС при минимальных фазовых девиациях.

Формула изобретения Устройство для импульсного возбуждения непрерывных колебаний струны, содержащее струнный преобразователь с одной

электромагнитной катушкой возбуждения, коммутатор, усилитель-ограничитель, генератор импульсов, цифровой делитель частоты и блок дифференцирования, отличающееся тем, что, с целью повышения

амплитуды колебаний струны и уменьшения

.фазовых девиаций, в него введены первый и

второй ключи, реверсивный счетчик, RS-триггер и генератор счетных импульсов, причем

струнный преобразователь с одной электромагнитной катушкой возбуждения соединен с первым входом коммутатора, второй вход которого соединен с генератором импульсов, а выход через последовательно соединенные усилитель-ограничитель, цифровой делитель

частоты и блок дифференцирования подключен к S-входу RS-триггера, выход которого подсоединен к первому входу второго ключа и входу генератора импульсов, выход генератора счетных импульсов подсоединен к

вторым входам первого и второго ключей, выходы которых соответственно подключены к входам +Г и Н-Г реверсивного счетчика, выход 0 которого подсоединен к R-входу RS-триггера, а первый вход первого

ключа подсоединен к выходу цифрового делителя частоты.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для возбуждения непрерывных колебаний струны струнного преобразователя с одной электромагнитной катушкой возбуждения в per жиме свободных колебаний. Целью изобретения является повышение амплитуды колебаний струны и уменьшение фазовых девиаций. Цель достигается за счет введения в устройство первого и второго ключей, реверсивного счетчика и генератора счетных импульсов, подсоединенных строго определенным образом. 2 ил.