Измерительный преобразователь Советский патент 1979 года по МПК G01D5/12 G06G7/12 

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

опорного напряжения и выход делител напряжения, выход дополнительного амплитудного модулятора через усилитель подключен к входам упомянутого делителя и сумматора,к которому так подключены выход амплитудного модултора и второй дополнительный источн опорного напряжения, а выход сумматора соединен с выходными клеьшами преобразователя.

Предлагаемый измерительный преобразователь (ИП) показан на чертеже.

ИП содержит входной блок 1 преобразования взаимной индуктивности в напряжение постоянного тока, выход которого подключен к входу широтно-импульсного преобразователя 2 Йервйй вьжрд .ЕЫХ. 1 широтно-ймпульсного преобразователя 2 соединен с импульсным входом Вх. 1 гилплитудного модулятора 3, к аналоговому входу Вх.2 которого подключен источник опорного напряжения 4. Введенный в широтно-импульсный преобразователь второй выход Вых.2 соединён с импульсным входом Вх.I дополни.тельного амплитудного модулятора 5. К суммирующему аналоговому входу Вх.2 амплитудного модулятора 5 подключены дополнительный источник опорногб напряжения 6 и выход делителя напряжения 7. Выход модулятора 5 через введенный усилитель 8 подключен к входам делителя 7 и сумматора 9. К входу сумматора 9 подклю чены также выход амплитудного модулятора 3 и второй.дополнительный источник опорного напряжения 10. Выход сумматора 9 соединен с выходными клеммами преобразователя.

Измерительный преобразователь работает следующим образом. Входной блок 1 осуществляет преобразование взаимной индуктивности Л датчика, являющейся квадратичной функцией измеряемого параметра расхода в напряжение постоянного тока/и в соответствии с уравнением

UI--N . (1) где - коэффициент передачи входного блока.

Широтно-импуйьсиый преобразовател 2 преоб разует напряжение (}: в относительную длительность импульсов в, не зависящую от напряжения и частоты сёТй питания датчиков, так что:

. (2) где коэффициент передачи широтно-импульсного п реобразователя. При подаче импульсный вход Вх.1 амплитудного модулятора 3 импульсов с Относительной длительностью 0с первого выхода Вых с 1 широтно-импуленого преобразователя 2, i на аналоговый вход Вх. 2 - опорного напряжения и от источника Опорного напряжения 4 на выходе модулятора 3,

выполняющего функции множительного элемента, образуется напряжение постоянного тока:

Uj-.. (3) где коэффициент передачи амплитудного модулятора 3. С учетом выражений (1) и (2) выходное напряжение амплитудного модулятора 3 имеет вид:

. (4)

Таким образом, как и в известном устройстве 2J, выходное напряжение модулятора 3 пропорционально вход- , ной (взаимной индуктивности М.

Со второго выхода Вых. 2 широтно-импульсного преобразователя 2 на импульсный вход Вх. 1 подключенного к нему дополнительного амплитудного модулятора. 5 поступают импульсы с относительной, длительностью 0. Аналоговый вход J3x. 2 модулятора 5 выполнен суммирующим. На нем образуется алгебраическая сумма двух напряжений: опорного напряжения U от дополнительного источника опорного напряжения б и выходного напряжения и введенного делителя -напряжения 7. Выходное напряжение постоянного тока U5 дополнительного амплитудного модулятора 5, как множительного элемента, будет иметь вид:

Uj kjexu -u,), (5)

где It 5-коэффициент передачи амплитудного модулятора 5. Выходное напряжение амплитудного модулятора 5 , усиливается подключенным к нему усилителем 8 с коэффициентом усиления

ifl / так что:

Ug lCgUs.

(б)

На выходе подключенного к усилитлю 8 делителя напряжения 7 с коэффициентом деления К напряжение (Jj имеет вид:

7 8- (7) На основании вьфажений (5), (6), (7) напряжение на выходе усилителя 8 равно:

1 .,e

11 - . р. о & 1+. 1, к.

5 ,

С учетом вьфажений (1) и (2) напряжение на выходе усилителя Ug имеет вид:.

„

(8) а i4i(

К входам сумматора 9 подключены: к Вх. 1 - выход е1мплитудного модулятора 3, к Вх. 2 - выход усилителя 8, к Bx.t3 - второй дополнительный источник опорного напряжения 10, вырабаты вакиций опорное напряжение

С учетом выражения (4) для выходного напряжения амплитудного модулятора 3 и выражения (8) для выходного напряжения усилителя 8 напряжение на выходе сумматора, а следовательно и на выходе предлагаемого иэмерител него преобразователя будет иметь вир:, Bb..U. где li д. - ко:эФФицнент передачи сум матора 9 по первому входу Вх. 1; Яд - коэффициент передачи сум матора 9 по второму входу Вх. 2; kp - коэффициент передачи сум матора 9 по третьему входу Вх. 3. Представим выражение для Ugbix вы.,, TAeUgtj, - постоянная составляющая выходного напряжения.. При соответствующих значениях коэффициентов К - ч U выховыходное напряжение измерительного преобразователя в рабочем диапазоне вза имной индуктивности М дифференциальио-трансформаторного датчика расхода связано с входной взаимной индуктивностью М Функциональной за.висимостью соответствующей извлечению корня квадратного из АЛ. . При этом.коэффициенты передачи отдельных блоков устройства , ) f величины источников опор| ных напряжений (, , о ) могут быть различны для конкретных реализаций устройства,, обеспечивая тольк получение необходимых величинk и Uflbixo . Для общности приведем значения коэффициентов в относительных единицах, принимая, что Wv-O-tl; Ugy 0г1, 1так как при этом величины этих коэффициентов справедливы для любых диапазонов входного и выходного сигнало измерительного преобразователя: ,4016; V г 1,8595; 1с,2,9863; УЪЬ 0 13358.. Из проведенных испытаний следует, что в измерительном преобразователе обеспечивается повышение точности преобразования выходного сигнала дифференциал ьно-трансформаторньтх датчиков расхода в сигнал постоянного тока. При этом отклонение расчетной характеристикипреобразования от теоретической, соответствующей извлечению корня квадратного из М , не превьзшает 0,16%. Экспериментально определенное значение погрешности измерительного .преобразователя не превылает 0,2%, вместо 1,5% у прототипа - преобразователя НП-П7. Формула изобретения Измерительный преобразователь, например, сигнешов дифференциал.ьНотрансформаторных датчиков расхода.в сигнал постоянного тока, содержащий входной блок преобразования взаимной индуктивности в напряжение постоянного тока, подключенный к нему широтно-импульсный преобразователь, выход которого соединен с импульсным входом амплитудного модулятора,. к аналоговбму входу которого подключен источник опорного, напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, измерительный преобразователь снабжен дополнительными амплитудным модулятором, двумя источниками опорного напряжения, усилителем, делителем напряжения и сумматором, а в широтно-импульсный преобразователь введен дополнительный выход, который соединен с импульсным входом дополнитель- ного амплитудного модулятора, к суммирующему аналоговому входу которого подключены дополнительный источник Опорного напряжения и выход делителя напряжения, выход- дополнительного амплитудного модулятора через усилитель подключен к входам упомянутого делителя и сумматора, к которому также подключены выход амплитудного модулятора и второй дополнительный источник опорного напряжения, а выход сумматора соединен с выходными клеммами преобразователя. Источники информации, принятые во внимание,при экспертизе 1.Патент США № 3663833, кл. G 06 G 7/12, 1972. 2,Измерительный преобразователь НП-П7, ТУ 25-02/2Яа. 949.527ТУ/ -74, СКВ СПА, Чебоксары (прототип).