Автокомпенсационный измеритель физических величин Советский патент 1978 года по МПК G01R17/06 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения различны.х физических (как электрических, так и неэлектрических) величин в широком диапазоне значений с повышенной чувствительностью.

Известны устройства для измерения физических величин, содержаш,ие в прямой цепи преобразователь физической величины в электрическое напряжение, а в- обратной цепи - преобразователь электрического напряжения в физическую величину, схему сравнения и входной прибор. Однако порог чувствительности таких устройств зависит от порогов чувствительности звеньев, расположенных ъ цепи прямого преобразования.

Известны также автокомпенсационные измерители физических величин, содержащие ;в прямой цепи преобразователь физической величины в электрическое напряжение, делитель напряжения, зашунтированный автоматическим выключателем, и в цепи обратной связи - преобразователь электрического напряжения в физическую величину с последовательно включенным вторым автоматическим выключателем, усилитель переменного напряжения, вход которого соединен с выходом делителя напряжения, а выход 6ГО соединен со «одом фазочувствительного демодулятора, управляюш,ие входы обоих автоматических выключателей и фазочувствительного демодулятора соединены с генератором прямоугольного напряжения, выходной прибор и схему сравнения, вход которой соединен с выходом преобразователя электрического напряжения в физическую величину, а выход ее соединен со входом преобразователя физической величины в электрическое напряжение.

Недостатком этого устройства является его низкая чувствительность.

Целью изобретения является повышение чувствительности автокомпенсационной схемы измерения физических величин.

Для этого в автокомпенсационный измеритель физических величин, содержащий преобразователь физической величины в электрическое напряжение, делитель напряжения, зашунтированный автоматическим выключателем, усилитель переменного напряжения, вход которого соединен с выходом делителя напряжения, а выход его соединен со входом фазочувствительного демодулятора, управляюш.ие входы обоих автоматических выключателей и фазочувствительного демодулятора, соединены с генератором прямоугольного напряжения, выходной прибор и схему сравнения, вход которой соединен с выходом преобразователя электрического напряжения в физическую величину, а выход ее соединен со входом преобразователя физической величины в электрическое напряжение, введены фильтр нижних частот и усилитель с автоматически регулируемым коэффициентом передачи, включенный между выходом преобразователя физической величины в электрическое напряжение и входом делителя напряжеНИН, выход которого соединен с выходным прибором и вторым автоматическим выключателем, при этом выход фазочувствительного демодулятора соединен со входом фильтра нижних частот, выход которого подключен к управляющему входу усилителя с автоматически, регулируемым коэффициентом.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из преобразователя 1 физической величины в электрическое напряжение (ПФН), обратного преобразователя 2 электрического напряжения в физическую величину (ОП), усилителя 3 с автоматически регулируемым коэффициентом передачи, фильтра 4 нижних частот (ФНЧ), фазочувствительного демодулятора 5, усилителя 6 переменного напряжения, делителя 7 напряжения, управляемых электронных ключей 8, 9, генератора 10 прямоугольного напряжения, выходного прибора 11 и схемы 12 сравнения.

Работа устройства происходит следующим образом.

Измеряемая физическая величина сравнивается с образцовой величиной в схеме 12 и их разность воздействует на ПФН 1. Образцовая величина создается ОП 2 при замкнутом положении электронного ключа 9.

Работа электронных ключей происходит синфазно, т. е. при замкнутом положении электронного ключа 9 ключ 8 также замкнут, и наоборот.

Вследствие этого на выходе делителя 7 напряжения с частотой работы генератора 10 прямоугольного напряжения, управляющего работой электронных ключей 8 и 9, получаем напряжение, переменная составляющая которого усиливается усилителем 6 переменного напряжения и синхронно детектируется фазоч .вствительным демодулятором 5, который управляется генератором 10 прямоугольного напряжения. Величина и знак выходного напряжения фазочувствительного демодулятора 5 определяются величиной и направлением изменения коэффициента передачи (усиления) усилителя 3 с регулируемым коэффициентом передачи.

Таким образом, с выхода ФНЧ 4 на управляющий вход усилителя 3 с регулируемым коэффициентом гюредачи воздействует его выходное напряжение.

Предлагаемое устройство при сохранении всех преимуществ прототипа, которые позволяют применять неглубокую отрицательную обратную связь, существенно повышает чувствительность схемы измерения. Так, если выбрать значение коэффициента передачи делителя 7 напряжения, близким к единице, то чувствительность автокомненсационного измерителя приближается к чувствительности канала прямого преобразования. При этом благодаря действию цепи автоиодстройки сохраняются свойственные измерительным цепям следящего статического уравновешивания высокие метрологические характеристики.

В результате повышения чувствительности, становится возможным измерение малых изменений физических величин в щироком диапазоне значений, что увеличит, сферу прим,енения такого рода устройств.

Формула изобретения

Автокомненсационный измеритель физических величин, содержащий в прямой цени преобразователь физической величины в электрическое напряжение, делитель напряжения, защунтированный автоматическим выключателем, и в цепи обратной связи - преобразователь электрического напряжения в физическую величину с последовательно включенным вторым автоматическим включенным выключателем, усилитель переменного нанряжения, вход которого соединен с выходом делителя напряжения, а выход его соединен со входом фазочувствительного демодулятора, управляющие входы обоих автоматических выключателей и фазочувствительного демодулятора соединены с генератором прямоугольного напряжения, выходной прибор и схему сравнения, вход которой соединен с выходом преобразователя электрического напряжения в физическую величину, а выход ее соединен со входом преобразователя физической В:еличины в электрическое наиряжение, отличающийся тем, что, с целью повыщения чувствительности, в него введен фильтр нижних частот и зсилитель с автоматически регулируемым коэффициентом передачи, включенный между выходом преобразователя физической величины в электрическое напряжение и входом делителя напряжения, выход которого соединен с выходным прибором и вторым автоматическим выключателем, при этом выход фазочувствительного демодулятора соединен со входом фильтра нижних частот, выход которого нодключен к управляющему входу усилителя с автоматическим регулируемым коэффициентом передачи.