Устройство для измерения физических величин Советский патент 1980 года по МПК G01B7/00 

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных или угловых перемещений, давления жидкости и т.п.

. Известно устройство для измерения физических величин, содержащее индуктивные или трансформаторные преобразователи измеряемой величины, например, в напряжение переменного тока, чувствительные к изменению их напряжения питания, которое является причиной возникновения погрешности измерительного устройства. Для уменьшения влияния изменений напряжения питания преобразователя устройство снабжается стабилизатором напряжения 1. Недостатками данного устройства я|вляются его усложненная структура и невозможность полностью устранить погрешность измерения вследствие неидеальной стабилизации выходного напряжения стабилизатора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения физических величин, содержащее трансформатордый преобразователь измеряемой величины, аналоговый управляемый ключ.

.сигнальный вход которого подключен к выходу преобразователя, блок преобразования для выделения среднего значения измеренного сигнала, под5 ключенный к выходу ключа, и олок

сравнения с присоединенным к одному из его входов источником опорного напряжения, подключенный выходом к управляющему входу ключа. Ко второму входу блока сравнения подключен источник переменного напряжения, который обеспечивает также и питание преобразователя измеряемой физической величины. Благодаря тако.|5 МУ выполнению скважность импульсов на выходе блока сравнения, а следовательно, и длительность открытого состояния аналогового ключа, изменяются в зависимости от колебаний

2Q источника питания преобразователя таким образом, чтобы обеспечить независимость выходного напряжения измерительного устройства (среднего значения измеренного сигнала на

25 выходе блока преобразования) от

колебаний напряжения указанного источника 2 .

Недостаток этого устройства состоит в чувствительности его выход30 кого напряжения к колебаниям темпеатуры окружающей среды, под дейстием которых изменяются магнитная роницаемость ферромагнитных элеентов конструкции преобразователя, также активные сопротивления его бмоток.

Цель изобретения - повышение точости измерения путем устранения влияния дестабилизирующих факторов, к числу которых относятся не только колебания напряжения источника питания преобразователя, но и колебания температуры окружающей среды.

Поставленная цель достигается тем, что трансформаторный преобразователь снабжен двумя обмотками,соединенными согласно последовательно и подключенными ко второму входу блока сравнения.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения физических величин содержит преобразователь 1 измеряемой величины (трансформаторный) , управляемый аналоговый ключ 2, блок 3 сравнения с подключенным к одному из его входов источником 4 опорного напряжения и блок 5 преобразования сигнала, полученного на выходе ключа,

Преобразователь 1 трансформаторного типа имеет помимо обмотки возбуждения две пары выходных обмоток. Обмотки одной пары (сигнальные) соединены встречно последовательно и служат для получения сигнаша,пропорционального измеряемой входной величине, например перемещению подвижной. час№ преобразователя. Обмотки второй пары (дополнительные) соединены согласно последовательно и служат для получения сигнала, изменяющегося только в зависимости от изменений дестабилизирующих факторов, таких как температура окружающей среды и напряжение питания преобразователя, что обеспечивается благодаря дифференциальному выпалнению преобразователя.

Действие вышеуказанных дестабилизирующих факторов оказывает влияние, несмотря на дифференциальное соединение сигнальных обмоток, на входной сигнал преобразователя тем более сильное, чем дальше подвижный элемент преобразователя, например плунжер, отходит от его положения cимfлeтpии ,

Устройство работает следующим образом,

воздействии на преобразователь 1 измеряемой физической величины на выходе его сигнальных обмоток формируется напругжение, амплитуда -которого пропорциональна измеряемой величине, но зависит также и .от изменений внешних дестабилизирующих факторов (напряжения питания, температуры). Это напряжение

подается на сигнальный вход управляемого аналогового ключа 2. Одновременно на выходе дополнительных обмоток преобразователя 1 формиру-. ется напряжение, независящее от изменений измеряемой величины, но изменяющееся в функции напряжения питания и температуры. Это напряжение подается на второй вход блока 3 сравнения, где оно сравнивается с напряжением источника 4 опорного напряжения постоянного, тока, величина которого соответствует номинальным параметрам питгиощей преобразователь сети и температуры среды и не зависит от их колебаний, В результате на выходе блока 3 сравнения появляются импульсы, амплитуда которых модулируется в сторону расширения или сужения в зависимости от величины и знака изменения дестабилиширующих факторов. Эти импульсы подаются на управляющий вход аналогового ключа 2, обеспечивая его периодическое запирание. Длительность интервалов времени, в течение которых ключ 2 открыт или закрыт, не изменяется при номинальных параметрах питс1ющей преобразователь сети и температуры окружающей среды, но изменяется при отклонении указанных дестабилизирующих факторов от их номинального уровня,- Амплитуда сигнала, пропускаемого аналоговым ключом,, зависит от текущего значения измеряемой физической величины. Сигнал с выхода ключа поступает в блок 5 преобразования, где выд,еляется его среднее значение,пропорционсшьное измеряемой физической величине. Частота закрытия (открытия) ключа 2 неизменна.

Благодаря указанному выполнению измерительного устройства напряжение на его выходе пропорционально измеряемой физической величине и не зависит от колебаний напряжения питания преобразователя и температуры окружающей среды.

Формула изобретения

Устройство для измерения физических величин, содержащее трансформаторный преобразователь измеряемой величины, аналоговый управляемый ключ, сигнсшьный вход которого подключен к выходу преобразователя блок преобразования для выделения среднего значения измеренного сигнала, подключенный к выходу ключа, и блок сравнения с присоединенным к одному из его входов источником опорного напряжения, подключенный выходом к упоавляющему входу ключа, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения путем устранения влияния дестабилизирующих факторов, трансформаторный преобразователь снабжен двумя Обмотками, соединенными согласно последовательно и подключенными ко второму входу блока сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 366341, кл. (3 01 в 7/02, 1971.

2.Авторское свидетельство СССР 550524, кл. G 01 В 7/ib, l975 (прототип).

Цзмеряеш1я

fumecHM беаичина