Емкостное измерительное устройство Советский патент 1980 года по МПК G01L9/12 

Изобретение относится к области измерительной технике и может быть использовано при измерениях ускорений, давлений и перемещений. j

Известны преобразователи давления родержашие дифференциальный конденсатор, подвижный электрод которого жестко связан с чувствительным элементом, измеритель емкостей дифференциально- |Q гоконденсатора, источник переменного тока через трансформатор подключенный к дифференциальному конденсатору 1 .

. . ..--..--л.-;.:..-:-.,.

Перемещение чувствительного элемента изменяет емкости дифференциального конденсатора, вызывая появление сигнала на выходе измерительной схемы, образованной дифференциальным . 20 конденсатором и вторичной обмоткрй трансформатора питания.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к/ изобретению является манометр, со- 25 держащий емкостный дифференциальный преобразователь, которь1й вместе с вторичной обмоткой трансформатора питания образует индуктивно-емкостный измерительный мост 2.

Выходное напряжение моста через усилитель поступает на промежуточный, преобразователь.

Выходной сигнал этого манометра при использовании его в. составе изме1рительнЬй системы поступает на регистрирующую аппаратуру,где производится допусковый контроль выходных параметров датчика для определения их работоспособности и повышения достоверности результатов измерения.

Недостатком такого манометра в совокупности с устройством допускового контроля является низкая достоверность результатов изме1 ения, так как состояния работоспособного преобра;3ователя при отсутствии измеряемого физического параметра и неисправного преобразователя не различаются.

Цель изобретения - повьаиение достоверности результатов измерения за счет расширения количества выявляемых неиспра:вных состояний конденсагорного преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в емкостное измерительное устройртво, содержащее последовательно соединенные преобразователь постоянного напряжения с трансформатором, диф-.: . . - .- . . ., : . - , -. - ; ..- о-:. -.t.- ..--....-, - ----- .-.-...--- --Г, ференциальный конденсаторный первичный преобразователь, согласующее устройство. Промежуточный преобразо; ватёль и узел контроля уровняин- формативного сигнала, введены узел контроля информативного сигнала, выполненный в виде последовательно сое диненных дифференцирующего элемента, триггера, сглаживающего фильтра и усилителя, и двухвходовая схема ИЛИ, причем вход узла контроля неинформативного сигнала подключен к выходу согласующего устройства, а его выход и выход узла контроля уровня информа тивного сигнала подключены к входам . схемы ИЛИ. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - блок-схема узла контроля неинформативного сигна ла. . , . Емкостное измерительное устройств содержит дифференциальный конденсаторный преобразователь 1 с электрода ми 2,3,4, размещенными на чувствител ном элементе, подключенный выводами 5,6 к вторичным полуобмоткам 7,8 трансформатора 9 преобразователя 10 постоянного напряжения. Дифференциальный конденсаторный преобразовател 1 и полуобмотки 7,8 образуют индуктивно-емкостный мост. Выходная диаго наль моста, образованная общей точкой полуобмэток 7,8 и выводом 11 электрода 4 соединена с согласующим устройством 12, к выходу которого подключены узел 13 контроля заданного уровня информативного сигнала, узел 14 контроля неинформативного бигнала и промежуточный преобразователь 15. Узел 14 включает последовательно соединенные дифференцирующий элемент 16, триггер 17, сглаживающий фильтр 18 и усилитель 19, причем вход дифферёнцирунхцего элемента 16 подключен к выходу согласукядего устройства 12, а. выход усилителя 19 соединен с одним входом схемы ИЛИ 20 к другому входу которой подключен вы ход узла 13ч . Фильтр 18 (фиг. 2) представлен цепью из развязывающего конденсате-. ра.21, одна обкладка которого соединена с выходом триггера 17, а другая с плюсовым выводом диода 22 ш через резистор 23 - с шиной нулевого потенциала, а минусовой вывод диода 22 подключен к сглаживающей RC-цепи, включающей резистор 24 иконденсатор 25.. «Выход фильтра 18 (общая точка ре зистбра 24 и конденсатора 25) подключен к усилителю 19, который собран на транзисторе п-р-п-типа по схе ме с общим эмиттером. Триггер 17 и усилитель-инвертор запитаны от источника напряжения, минусовой вывод которого соёдйнёН 6 шиной нулевого потенциала. Устройство работает следующим образом. С выходной диагонали моста, образованного полуобмоткамй 7, 8 и конденсаторным преобразователем 1 через согласующее устройство 12 информативный и неинформативный сигналы поступают на входы узлов 13, 14 и промежуточного преобразователя 15. В промежуточном преобразователе 15 неинформативный сигнал Отфильтровывается и с его выхода после необходимых преобразований на регистратор поступает только сигнал, пропорциональный измеряемому физическому параметру. В узле 13 неинформативный сигнал также отфильтровывается, а Информативный сигнал сравнивается с заданным уровнем. На выходе узла 13 сигкал появляется только при превышении информативного сигнала над заданным уровнем. В узле 14 дифференцирующий элемент 16 пропускает только кратковременные выбросы напряжения неинформативного сигнала.С помощью триггера 17 и сглаживающего фильтра 18 формируется уровень постоянного напряжения, соответствующий наличию неинформативного сигнала, а с помощью усилителя 19 вьаход-, ное напряжение узла 14 устанавливаг ется равным нулю. При исправном дифференциальном конденсатЪрном преобразователе 1 измеряемый физический параметр вызывает появление на выходе моста информативного сигнала в диапазоне от нулевого значения до номинальной величины, коТОрый не превосходит наперед заданного уровня в узле 13, а узел 14 фиксирует наличие неинформат «ного сигнала. При этом на выходах узлов 13, 14 и схемы ИЛИ 20 сигналы отсутствуют. Неисправные состояния дифференциального конденсаторного преобразователя 1 характеризуются обрывами цепей 25, 3-6, 4-11, короткими замыканиями электродов конденсаторов 2-4, 3-4. При неисправностях конденсаторного преобразователя, которые вызывают появление информативного сигнала, превышающего заданный уровень, на выходе узла 13 и схемы ИЛИ 20 появляется сигнал. При неисправностях, которые вызывают пропадание неинформативного сигнала на выходе мостовой-измерительной схемы и согласующего устройства 12, выдают сигнал узел 14 и схема ИЛИ 20. По появлению сигналов на выходе схемы ИЛИ 20 определяется неисправное состояцре конденсаторного первичного преобразователя. Использование новых элементов узла контроля неинформатигвного сигнала и схемы ИЛИ выгодно, отличает емкостное измерительное устройство от известных, которые содержат лишь уз