Преобразователь малых приращений емкости или индуктивности в напряжении Советский патент 1977 года по МПК G01R27/26 

1

Изобретение относится к измерительно тг}п:ике; а именно - к частотным преобразователям емкости или индуктивности. Оно может быть использовано для лабораторных измерений емkocTeft или индуктивностей путем сравнения их с эталонными образцами.

Однако, с наибольшей эффективностью да1-1ной устройство может быть использозачо д.пя производственных измерений переп-:.-.цов различных неэлектрических величин с помощью емкостных или индуктивных датчиков, например, П}-Я контроля толщины покрытий или степени пропитки различных основ, измеренич степени вытяжки проката, дефектоскопических измерений и т.п.

Иззестнс преоорззозателн малых приращений емкости или индуктивности в напря)г:.:;:ие, состоящее из двух емкостных ипи индуктивных .датчиков, включенных в колебательные контуры измерительныхLC -генераторов, устройств для фор(.ирования разностной частоты, частотных детекторов и индикаторов l.

Устройства такого рода успешно применяются, когда величина измеряемого приращения v,-ymecTBeHHo превышает диапазон изменений собственных величин сравниваег-кх элементов. Однако

в случаях, ncrc-f -енных выше г диапазон изменений собственных величин сравниваемых элементов, как правило, на несколько порядков превЕлшает измеряемое пркраи;е ие. В таких условиях Kso6xop.r-i;.iUe чувствительность и точность измерений не могут быть обеспечены вследствие нелинейности и нестабильности элементов преобразователя, в основном измерительного генератора и частотного детектора.

Наиболее близок к предлагаемому преобразовате;1Ь, содержащий автогенератор, ключ, поочередно подключающий к генератору контролируемую и эталонную индуктивности, дополнительный ключ, частотный детектор, избирательный усилитель, фазочувствительны выпрямитель, реверсивный двигатель, тахогенератор и круговой фазовращатель 2 .

Для исключения погрешности от нелинейности частотного детектора в данном преобразователе применен компенсационный метод измерения - частота канала, содержащего измеряемую индуктивность, по.дстраивается под частоту канала с эталонной индуктивностью. Поскольку частотный детектор ,в описываемом преобразователе исполь зуется лишь в качестве нуль-органа, его нелинейность не сказывается на точности измерений. а «том преобразователе не устране ны погрешности измерения обусловлен- ные нелинейностью частотной характе.ристикиавтогенератора и его частотной нестабильностью. Поэтому он не пригоден для измерений в условиях, когда собственные величины реактивных элементов существенно изменяются в процессе измерений. Цепь изобретения - повышение чувствительности устройства - достигается тем, что в преобразователь малых приращений емкости или индуктивйости в напряжение, содержащий образцовый элемент, выход которого-соединен с соответствующим входом ключа, другой выход которого подсоединяют к контролируемому элементу, выход ключа соединен с одним из входов измерительного генератора, частотный детектор, выход которого соединен со входом усилителя низкой частоты, а выход последнего - со входом индикатора, дополнительный ключ, один из входов которого соединен с одним из выходов генератора коммутирующего напряжения, другой выход которого со единен с управляющим выходом ключа, введены смеситель, гетеродин, запоминсшнций блок, балансный усилитель, источник опорного напряжение,, реактив ый элемент, причем один из входов смесителя соединен с выходом измерительного генератора, другой вход подключен к выходу гетеродина, а выход смесителя соединен со входом час тотного детектора, выход частотного детектора соединен с одним из входов дополнительного клича, выход которо.го подключен ко входу запоминающего блока, соединенного с одним из входов балансного усилителя; другой вход балансного усилителя соединен с вьЬгодом источника опорного напряжения, а выход - со входом реактивного элемента, выход которого подключен ко входу измерительного генератора. На чертеже представлена структурная электрическая схема преобразователя. Преобразователь содержит обрв цовый элемент 1, ключ 2, измерительный генератор 3, частотный детектор 4, усилитель низкой частоты 5, индикато б, дополнительный ключ 7, генератор коммутирующего напряжения 8, смеситель 9, гетеродин 10, запоминающий блок 11, балансный усилитель 12, источник опорного напряжения 13, регулируемый реактивный злемент 14. В процессе измерений контролируемый элемент 15 и образцовый элемент 1 с помощью ключа 2, управляемого ге нератором ком -тутирующего напряжения 8, noo4eLV r(HO подключаются к измерительному генератору 3. Сигнал от гечератора 3 подается на смеситель 9, на второй вход которого пидается напряжение от гетеродина 10. Напряжение ср смесителя 9 поступает через частотный детектор 4 и усилитель низкой частоты на индикатор 6, индицирующий величину измеряемого приращения. Ключ 7, управляемый одним из полупериодов коммутирующего напряжения, выделяет из напряжения детектора 4 составляющую, соответствующую номиналу образцового элемента I. Это напряжение через запоминающий блок 11, сохраняющий его в течение следующего полупериода, подается на балансный усилитель 12, где оно сравнивается с напряжением опорного источника 13, соответствующим номиналу образцового элемента. При отклонениях указанной величины от номинала выходное напряжение балансного усилителя 12 воздействует на реактивный элемент 14 таким образом, чтр при подключении образцового элемента 1 к генератору 3 восстанавливается заданное значение частоты, а в следующий полупериол.. компенск; у:л1ся аналогичные, обусловленные действием общих факторов, изменения частоты в сигнале, соответствующем номиналу контрсшируемсго J. 15. Поскольку в данном преобразователе измерение ведется при весьма малых отклонениях частоты измерительного генератора и, следовательно, на весьма узком участке частотной характеристики детектора, его чувствительность повышается минимум на один порядок. Это становится возможншч благодаря применению смесителя и гетеродина, улучшающих суммарную добротность cxeiviH, Формула изобретения Преобразователь малых приращений емкости или индуктивности в напряжение, содержащий образцовый элемент, выход которого соединен с соответствующим входом ключа, другой вход которого подсоединяют к контролируемому элементу, выход ключа соединен с одним из входов измерительного генератора, частотный дf тeктop, выход которого соединен со входом усилителя низкой частоты, а выход последнего - со входом индикатора, дополнительный ключ, один из входов которого соединен с одним из выходов генератора коммутирующего напряжения, друхоЯ выход которого соединен с управляющим выходом ключа, отличающийся тем, что, с елью повышения его чувствительности, в него введены смеситель, гетеродин, запоминающий блок, балансный усилитель, источник опорного напряжения, реактивный элемент, причем один иэ входов смесителя соединен с выходам измерительного генератора, другой вход смесителя подключен к выходу гетеродина, а иыход смесителя соединен со входом частотного детектора, выход частотно1О детектора соединен с одним из входов дополнительного ключа , выход которого подключен ко входу запоминающего блока, соединенного с одним из входов балансного усилителя, ДРУ1-ОИ ьход оалансного усилителя соединен с выходом источника опорного напряже ния, d ьиход - со входом реактивного элемеига, выход которого подключен ко входу измерительного генератора.

Источники информации, принятые ьо внимание при экспертизе1.Авторское сьидетельство СССР I 245902, G01 Тг 27/26, 17.10.67.

2.Авторское свидетельстьо СССР №253924, GOi R 27/26, 15.04.68.

-, j-