Устройство для измерения перемещений с частотным выходом Советский патент 1980 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к облает измеритель нон техники и может быть использовано для измерения перемещений. Известно устройство для измерения перемещений с частотным выходом, содержащее параметрический датчик перемещений, управляемый автогенератор и устройство коррекции нелинейности характеристики преобразования 1), Недостатками известного устройства являются низкая точность измерений и неширокий динамический диапазон измерения. Наиболее близко: по технической сущности к изобретению устройство для измерения пере «щeний с частотным выходом/содержащее параметрический датчик, блок обработки сигнала датчика и регистратор 2. Недостатками этого устройства являются невысокая точность, узкий диапазои измерения, низкое быстродействие и низкая температурная ста&шьность выходной частоты устройства. Цель изобретения - повьпиение точности измерения и расширение динамического диапазона Достигается это тем, что устройство для измерения перемещений с частотным выходом снабжено управляемым полосовым усилителем с неизменной при перестройке добротностью, управляющий вход которого подключен к выходу блока обработки сигнала датчика, первым и вторым смесителями, первый вход первого из которых подключен к выходу, а выход второго - к сигнальному входу управляемого полосового усилителя, полосовым усилителем, вход которого соединен с выходом первого смесителя, а выход - с первым входом второго смеслтеля, опорным генератором, выход которого подключен ко вторым входам смесителей, блоком выделения разностной частоты, входы которого соединены с выходами полосовых усилителей, а выход подключен к регистратору. На чертеже приведена блок-схема устройства для измерения перемещений. Устройство содержит параметрический датчик 1, блок 2 обработки сигнала датчика, управляемый полосовой усилитель 3, управляющий вход которого подключеи к выходу датчика, первый и второй смесители 4 и 5, полосовой усилитель 6, опорный генератор 7, выход которого подключен ко вторым входам смесителей 4 и 5, блок 8 выделения разностной частоты, входы которого подключены к выходам полосовых усилителей, и регистратор 9, подключенный к выходу блока 8 вьщеления разностной частоты. Устройство для измерения перемещений с частотным выходом работает следующим образом. Измеряемое перемещение посредством параметрического датчика 1 и блока 2 обработки сигнала датчика устанавливает собственную резонансную частоту управляемого полосового усилителя 3, равную F,O. Собственная резонансная частота полосового усилителя 6 равна При наличии напряжения опорного генератора 7 с частотой Fj на входах смесителей 4 и 5 и достаточного коэффициента усиления полосовых усилителей 3 и 6, происходит самовозбуждение устройства, и на выходах полосовых усилителей 3 и 6 появляются напряжения .с частотами Fj и FJ , которые поступают на блок 8 выделения разностной частоты, а разность - на регистратор 9. Особенностью данного устройства является то, что генерируемые частоты могут быть не равны соответствующим резонансным, но находиться в полосе пропускания усилителей 3 и 6 где выполняется баланс амплитуд. Данный эффект используется для стабилизации генерируемых частот и коррекции нелинейной характеристики датчика. Если добротность полосовых усилителей 3 и 6 равны, то изменение Fjo вызывает изменение генерируемых частот f-j и Fj в противоположные стороны для сохранения баланса фаз и соотношения частот. Таким образом, изменение величины перемещения вызывает изменение разностной частоть} на выходе .блока В. Если полосовые усилители конструкти но выполнены идентичными, то стабильность ге нерируемых частот равна стабильности частоты опорного генератора. При этом, если РЮ 20 ГГ 10 2О где AFio и AFjo - одновременные откгюнения резонансных частот под воздействием различны факторов, то генерируемые частоты Fj и Fj не изменяется. Если считать, что величины AFjo и AFjo есть отклонения текущего значения резонансной частоты F,o, которая является елинейной функцией от перемещения, и фикированного значения резонансной частоты , т желаемыхзначе - кй F, и F,, которые являтся линейными ф пкция..™ измеряемого переещения, то получ-лм условие линеаризация 1± . Г F (ЛГ/7 Ю откуда получаем общее выражение для FIQ, отвечающее условию линеаризации С помощью блока 2 обработки сигнала датчика изменяется характеристика полосового усилителя 3. что позволяет значительно расширить линейный диапазон устройства. Олксанное устройство позволяет повысить точность измерения, расширить диапазон измерения, а также получить стабильность выходной частоты, приближающуюся к стабильности частоты кварцевого автогенератора. Формула изобретения Устройство для измерения перемещений с частотным выходом, содержащее параметрический датчик, блок обработки сигнала датчика и регистратор, отличающееся тем, что, с це.П1ью поЕыи ения точности измерения и расшире,ния динамического диапазона, оно снабжено управляемым полосовым усилителем с неизменной при перестройке добротностью, управляющий вход которого подключен к выходу блока обработки сигнала датчика, первым и вторым с.месителями, первый вход первого из которых подключен к выходу, а выход второго - к сигнальному входу управляемого полосового усилителя, полосовым усилителем, вход которого соединен с выходом первого смесителя, а выход - с первым входом второго смесителя, опорным генератором, выход которого подключен ко вторым входам смесителей, блоком вьщеления разностной частоты, входы которого соединены с выходами полосовь1Х усилителей, а выход подключен к регистратору. Источники информа.1ии, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N 304437, кл. G 01 8 7/00, 1975, 2.Авторское свидетельство СССР № 454497 кл. G 01 8 7/00, 1976 (прототип).