Самонастраивающийся измерительный преобразователь Советский патент 1979 года по МПК G01R19/00 

ют ограниченный динамический диапазон по входной преобразуемой величин Целью изобретения является расширение диапазона преобразования. Для этого в самонастраивающийся Измерительный преобразователь, содер жащий последовательно соединенные первый преобразователь входного сигн ла в электрическое напряжение, первы широкополосный регулируемый усилител напряжения и выходной преобразовател а также обратный преобразователь выходного напряжения, переключатель, п следовательно включенные усилитель низкой ча тоты и синхронный детектор выход которого соединен с управляющи входом широкополосного регулируемого усилителя, а один из входов - с первым выходом генератора низкой частоты, вторым выходом связанного с упра ляющим входом переключателя, введены последовательно соединенные второй преобразователь входного сигнала в электрическое напряжение и второй ши рокополосный регулируемый усилитель напряжения, а также источник опорного напряжения, фильтр низких частот и дифференциальный усилитель, выход которого соединен с управляющим входом второго широкополосного регулиру мого усилителя напряжения, первый вход - с источником опорного напряжения,второй вход - с выходом фильтра низких частот,вход которого связан с входом усилителя низкой частоты,выходом соединенного с входом синхронного детектора,причем,первый вход переключателя связан с входом первого преобразователя входного сигнала в элект рическоенапряжение, второй вход - с выходом обратного преобразователя вы ходного напряжения, вход которого сое динен с выходом выходного преобразователя, выход переключателя связан с входом второго широкополосного регулируемого усилителя. На чертеже приведена функциональная схема самонастраивающегося измерительного преобразователя, В ее состав входят преобразователи 1 и 2 вход ной величины в электрическое напряжение, широкополосные регулируемые усилители 3 и 4, выходной преобразователь 5, переключатель 6, генератор 7 низкой частоты, обратный преобразователь 8 выходного напряжения в величину, однородную с входной величиной, фильтр 9низких частот, дифференциальный усилитель 10, источник Г1 опор ного напряжения, усилитель 12 низкой частоты, синхронный детектор 13, Входная физическая величина к. (электрическая или нёэлектрическая) преобразуется с помощью входного преобразователя 1 в электрическое напряжение, которое усиливается широкополосным регулируемым усилителем 3. С помощью выходного преобразователя 5 формируется выходное напряжение и в заданном диапазоне значений (унифицированный сигнал), Одновременно входная величина х, поступает на один из входов переключателя 6, который управляется напряжением низкой частоты от генератора 7,На второй вход переключателя 6 поступает величина х, однородная с входной величиной, которая создается с помощью обратного преобразователя 8,Коэффициент обратного преобразования выбирается равным обратной величине номинального коэффициента преобразования KU тракта прямого преобразования (jb 1/К 1/KjKjK ), где К, , Kj , Kg - коэффициенты преобразования соответствующих преобразователей 1,2 и 5, Сравниваемые величины Х и Xj поочередно воздействуют на преобразователь 2, выходное напряжение которого усиливается широкополосным регулируемым усилителем 4. При одном положении переключателя 6 на выходе усилителя 4 возникает импульс напряжения 2 7 а при другом Uj Kj Кд Х , где к - коэффициент преобразования преобразователя 5, Кд - коэффициент усиления усилителя 4, В процессе непрерывной работы переключателя 6 импульсы напряжений Цд и Uj образуют одно непрерывное напряжение с изменяющейся амплитудой, С помощью фильтра низких частот 9 из последовательности импульсов выделяется посто нная составляющая напряжения и g -, которая воздействует на один из входов дифференциального усилителя 10, К другому входу усилителя 10 приложено постоянное напряжение U const от стабилизированного источника опорного напряжения 11, Усиленное разностное напряжение Us К.- (и., - и,) воздействует на 3ш з управляющий вход регулируемого усилителя 4, изменяя его коэффициент усиления в направлении уменьшения разностного напряжения и . При достаточно большом значении коэффициента усиления Kjjj дифференциальнохо усилителя 10 сравниваемые напряжения уравнива, , (в установившемся режиме коэффициент усиления регулируемого усилителя 4 становится равным + Xj) Переменная составляющая последовательности импульсов (Uj - Uj ) усиливается усилителем низкой частоты 12 и выпрямляется синхронным детектором 13. Выпрямленное напряженна на выходе одноканального тракта сравнения равно K,j 2, ь - 12 П 2 где К и Kj. - коэффициенты преобрязо вания соответственно усилителя 12 и Детектора 13. С учетом установившегося значения коэффициента усиления per улируомого усилителя 4 выпрямленное напряжение Ug , подаваемое на управляющий вход регулируемого усилителя 3, будет иметь вид: б «,2 . 4 XTVX 2 - где KO К,2 К,з и - коэффициент преобразования одноканального тракта сравнения При равенстве коэффициента преобразования тракта первого преобразова ния К его номинальному значению KH и н ) сравниваемые величины Xj и Xj равны (Xj р U KX X,) и управляющее воздействие на усили тель 3 отсутствует (и 0) . В случае отклонения коэффициентаK.J от номинального значения под дейс вием дестабилизирующих факторов нару шается равенство сравниваемых величи Появляющееся при этом управляющее на пряжение и восстанавливает первоначальное значение коэффициента тракта прямого (К Кц). Управляющее воздействие не зависи от абсолютного значения входной вели чины Х , а определяется только отно сительным изменением коэффициента пр образования ,/}i . Коэффициент усиления регулируемого усилителя 3 можно представить в виде Kg KjQ (1 t SUj,) , где K,g - начальное значение коэффициента преобр зования; S - крутизна преобразования упрБВЛяющего напряжения U в относительное изменение коэффициента усиле ния. Тогда результирующее изменение коэффициента преобразования всего тракта равно К К (1 ) (1 4 SU,или, пренебрегая членами второго порядка малости, К-; Кц (1 :2|х 1 SUg ) . Управляющее напряжение восстанавлива ет первоначальное значение коэффициента преобразования. Поэтому в процессе самонастройки стремится по эна чению к X.(X Вблизи установив шегося значения можно считать, что управляющее напряжение X. - X, Xj - Хя б - ol(7. 2х, Подставляя значение х , и учитывая, что i К 1 получаем б Коа - -|к„(1, : su Решив это уравнение относительно управляющего напряжения U, получим f о б - к ТТ-Гк Если теперь подставить значение упра ляюшего напряжения в выражение для коэффициента преобразования .прямого. тракта, то получим %. Кн( -.f- Jf,) При выборе достаточно большого значения коэффциента преобразования тракта сравнения К можно выполнить условие самонастройки . В этом случае коэффициент преобразования прямого тракта К автоматически поддерживается равным номинальному значению (К К( ) . Из полученного выражения для К следует, что погрешность от статизма системьл самонастройки ( - конечная величина, неравная бесконечности) определяется величиной коэффициента преобразования тракта сравнения К и не зависит от абсолютного значения входной величины X 1 Формула изобретения Самонастраивающийся измерительный преобразователь,содержащий последовательно соединенные первый преобразователь входного сигнала в электрическое напряжение, первый широкополосный регулируемый усилитель напряжения и выходной преобразователь, а также обратный преобразователь выходного напряжения, переключатель, последовательно включенные усилитель низкой частоты и синхронный детектор, выход которого соединен с управляющим входом широкополосного регулируемого усилителя, а один из входов с первым выходом генератора низкой частоты, вторым выходом связанного с управляющим входом переключателя, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона преобразования, в него введены последовательно соединенные второй преобразователь входного сигнала в электрическое напряжение и второй широкополосный регyлиpye 1Ый усилитель напряжения, а также источник опорного напряжения, фильтр низких частот и дифференциальный усилитель, выход которого соединен с управляющим входом второго широкополосного регулируемого усилителя напряжения,первый вхсд - с источником опорного напряжения, второй входс выходом фильтра низких частот, вход которого связанс входом усилителя низкой частоты, выходом соединенного с входом синхронного детектора, причем, первый вход переключателя связан с входом первого преобразователя входного сигнала в электрическое напряжение, второй вход - с :-1-лходом обратного преобразователя выходного напряжения, вход которого соединен с выходом выходного преобразователя, выход переключателя связан с входом второго широкополосного регулируемого усилителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 243720, G 01 R 19/00, 19.04.69. 2. Авторское свидетельство СССР № 1999984, G 01 Т 19/00, 1967.