УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ОБЪЕКТОВ Советский патент 1970 года по МПК G07C11/00 

Данное изобретение относится к области автоматического контроля.

Известны устройства для контроля параметров объектов, содержащие частотные преобразователи аналог - код, .программный блок, коммутатор, сравнивающее и кодирующее устройство. Недостатком известных устройств является большая погрешность от влияния внещних магнитных помех.

Предлагаемое устройство отличается тем, что оно содержит систему коррекции частоты, первый выход которой подсоединен к обмоткам средних колец Гельмгольца каждого частотного преобразователя, а второй выход - к обмотке внешних колец Гельмгольца рабочего частотного преобразователя выходы датчиков .каждого частотного преобразователя подсоединены через схему сравнения ко входу системы коррекции частоты.

Это позволяет .получить квадратичное преобразование входных величин в частоту и расширить класс решаемых задач.

В основу принципа действия предлагаемого устройства положено свойство некоторых частотных датчиков, например камертонного типа или магнитометрического -самогенерирующего датчика квантового типа (работающего на (Принципе оптической ориентации атомов) вызывать модуляцию э. д. с. на выходе с частотой, пропорциональной напряженности внешнего магнитного поля.

Эта зависимость, как известно, вырансается формулой

/ ЛЯ+5Я2,(1)

где А и 5 - постоянные для данного рабочего . вещества коэффициенты.

Величина квадратичного члена ВШ в зависимости (1) не превышает при использовании в качестве рабочего вещества паров щелочных металлов 0,05% от значения выходной частоты /, что позволяет в пределах указанной точности считать частоту процесса на выходе квантового датчика линейной функцией напряженности внешнего магнитного поля.

Если создатьВ объеме частотного датчикаиа5 .пряженность магнитного поля Я, вектор которой ортогонален вектору опорного поля Г, то суммарная напряженность в датчике будет равна Г-f АГ (фиг. 1), где

ДГ YT + HI,(2)

Представляя значение ДГ в виде степенного ряда и используя первые члены этого разложения, с точностью до отброшенных членов ряда получим:

Ht

Hi

-Т , (3)

АГ : Г 1 +

2Т j2ГЗависимость (3) позволяет предложить устройство, способное обеспечить квадратичное 0 преобразование электрических параметров з частоту. На фиг. 2 изображено устройство, содержащее частотные преобразователи 1 и 2 типа аналог - код, на основе частотных датчиков 3 и 4, соединенных по дифференциальной схеме, каждый из которых снабжен магнитной системой, способной создавать опорное поле Т и ортогональное к нему поле Н , пропорцпональное нреобразуемому параметру. Магнитная система вьшолнеиа в виде трех пар взаимно перпендикулярных колец Гельмгольца 5, 6 и 7. Магнитная система преобразователя 2 в рабоче.м режиме создает только опорное поле, равное по величине и направлению опорному полю преобразователя /. При создании опорного поля и подаче в обмотку колец 6 контролируемого параметра с датчиков 3 -я 4 поступают частоты /1 и /2 неременной э. д. с., усиленные в усилителях 8 н 9, на сравнивающее устройство 10, где выделяется их разность, равная д/ /,(Г + ДГ)-ЛГ ЛдГ (4) С учетом формулы (3) Д/ 2Т2 где «1 постоянный коэффициент при данном значении опорного поля. При близком расположении преобразователей друг к другу в функциональную зависимость (5) войдет дополнительный член -ЛАЯ, учитывающий влияние магнитного ноля Я на напряженность поля в объеме датчика 4, т. е. (Г-f ДГ)-Л (Г +ДЯ) Л (Д7-ДЯ) (6) с учетом коэффициента взаимовлияния (а) получим: ,Hl (-а,)(7) Из формулы (5) следует, что для увеличения Чувствительности предлагаемого устройства необходимо уменьшить модуль вектора Т. Однако пределом, ограничивающим уменьшение опорного поля, МОжет являться заданный диапазон изменения частоты Д/ при изменении поля Я к от О до -/ клакс Кроме того, Т должно иметь такую величину, чтобы изменение опорного поля под влиянием магнитных помех не приводило к существенному увеличению погрешностей определения контролируемого параметра, превышающей допустимое значение. Практически должно выполняться условие ,. Так как погрешность в зависимости (7) от влияния внещних магнитных полей, действующих по направлению поля Як, будет более значительной, чем за счет помех по направлению вектора Т в силу соотношения (8) и квадратичной зависимости А/ от Як, то для повышения точности преобразования целесообразно исключить влияние полей помех на величиу модуля Н. Для этого лреобразовагель набжен, как и преобразователь /, магнитной истемой, способной при воздействии лреобрауемого параметра создавать .поле, равное пою Як по модулю, но противоположное по направлению. В режиме самоконтроля от блока управления )/ подается кол1анда на коммутатор 12 и сравнивающее устройсгво W, которые сравнивают частоты, пропорциональные опорным лоля:м преобразователей и контроль условия Af fi-/2 0,(9) атакже|формируют оигнал, подаваемый на блок 13 системы коррекции частоты при , который, осуществляя обратную связь по полю, обеопечи1вает подстройку частоты одного из преобразователей с тем, чтобы выполнялось условие (9). Обратная связь по полю формируется сигналом на выходе системы коррекции частоты, подаваемым в дополнительную обмотку магнитной системы. С ее ломощью обеспечивается выравнивание модулей корректируемых векторов. Для этого подают входное воздействие (после коррекции модулей Т) на магнитные системы обоих преобразователей, создавая поля, ортогональные к Т. Выполнение условия (9) в этом случае будет свидетельствовать об отсутствии действия помех А//р на величину Я в преобразователях, т. е. (фиг. 1). При нарушении условия (9) на выходе блока 10 появится разносгь частот Д/(Г-ьЯ,+ДЯр+)-(Т+Д,-АЯр-). (10) При воздействии помех типа вариаций магнитного поля Земли /АЯ+/ /ДЯг/ зависимость (10) примет вид А/ 2АЯр.(И) Наличие этой разлости частот приведет изза влияния системы коррекции частоты к появлению сигналов в депях обратных связей по полю обоих преобразователей, обеспечивающих одновременное изменение их магнитных полей до тех пор, лока не будет выполнено условие (9). В рассматриваемом устройстве в связи с действием систем коррекции модуля вектора //к демпфируется изменение также и опорного поля Т за счет усреднения вариаций ло его направлению. Предмет изобретения Устройство для автоматического контроля параметров объектов, содержащее частотные преобразователи аналог - код, программный блок, коммутатор, сравнивающее и кодирующее устройства, отличающееся тем, что, с целью получения квадратичного преобразования входных величин ,в частоту и расширения класса решаемых задач, оно содержит систеподсоединен к обмоткам средних колец Гельмгольца каждого частотного преобразователя, а второй выход - к обмотке внешних колец Гельмгольца рабочего частотного преобразователя, выходы датчиков каждого частотного нреобразователя подсоединены через схему сравнения ко входу системы коррекции частоты.

77 +

Н ± лНр

.йНр

1

6 5

2