Устройство для измерения неэлект-РичЕСКиХ ВЕличиН Советский патент 1981 года по МПК G01D5/12 

(54) УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Изобретение относится к информаци онно-иэмерительной технике и может найти применение при точном измерении неэлектрических величин,в частности механических величин - сил, давлений, параметров движения, с помощью измерительных цепей урайновешиваквдего преобразователя. Известно устройство для измерения неэлектрических величин, использующее уравновешивакнцее преобразование в котором применяется модуляционный принцип преобразования с амплитудным масштабированием LlJОднако данному устройству присущи недостатки, снижающие точность изме ремня высоких значений входных величин и затрудняющие его использование для расширения нижнего предела измер ния. Известно устройство для измерения неэлектрических величин,содержащее частотный измерительный преобразователь, преобразователь коднапряжение , соединенный с обратным преобразователем, генератор импульсов и счетчик импульсов 2 . Однако при измерении этим устрой ством достаточно высоких или, наоборот, низких уровней входных сигналов оказывается довольно трудно построить обратные преобразователи с высокой стабильностью характеристик. Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерения. Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено распределителем импульсов, регистром памя-. ти и цепью переписи кода, при этом вход-распределителя импульсов подключен к выходу частотного преобразователя, выходы распределителя - к входам счетчика импульсов, выполненного реверсивным, вход регистра памяти соединен с выходом счетчика,выход регистра памяти через цепь переписи кода соединен с преобразователем код-напряжение, а управляющие входы распределителя импульсов,регистра памяти и цепи переписи кода подключены к выходу генератора импульсов . На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит преобразователь 1 неэлектрической величины в электрическое напряжение и преобра- зователь 2 напряжение-частота,в совокупности образующие частотный преобразователь 3 неэлектрической величины X, распределитель 4 импульсов, реверсивный счетчик 5 и регисть 6памяти - в прямой цепи преобразования, а также цепь 7 переписи код, преобразователь 8 кода в напряжение, выполняющий также функции делительного устройства при преобразовании в соких значений величины X, обратный преобразователь 9 - в цепи обратной связи и генератор 10 импульсов,формирунлдий временную шкалу и управлякяций работой распределителя 4 импульсов, регистра б памяти и цепи 7переписи кода. Устройство работает следующим образом. Генератор 10 прямоугольных импуль сов формирует примыкающиеинтервалы времени длительностью t и t- и. осуществляет непрерывное синхронное управление узлами 4,6 и 7 в прямой, и обратной цепи. При закрытой цепи 7 переписи кода частотным преобразователем 3 в частоту f. otx, где oL- козффициент пропорциональности, преобразуется непосредственно измеряемая неэлектрическая величина X, которая через распределитель 4 импульсов подается на вычитающий вход реверсивного счетчика 5 и интегрируется, начиная с некоторого момента t в течение ин тервала t , фор «1ируемого генератором 10 импульсов, при этом, в реверсивный счетчик записывается код -t b r--If.dH.: При открытой цепи 7 переписи кода на частотный преобразователь воздействует разностная неэлектрическая величина Z X-Y, равная разности измеряемой величины X и компенсирующей величины Y, создаваемой обратным преобразователем 9 при поступлении на его вход некоторого начального напряжения (Зое. выхода преобразователя .8 код-напряжение, преобразующего начальное значение кода NQ,записанного в регистре 6 памяти. Частота fj of.-Z ,пропорциональная величине 7. X-Y, через распределитель импульсов поступает на суммирующий вход реверсивного счетч ка 5 и интегрируется в течение интервала tj , также формируемого гене ратором 10. Значение кода, записан:Ное в течение интервала t в реверсивный счетчик по входу сложить равно t2 N2--Tf dt- i(X-)t2 По окончании цикла измерения Т( ,дли тёльностью Т;, t + t,j, генератор 10 импульсов формирует кратковре.«ленный импульс переписи и осуществляет запись кода Nn, N2.-N в регистр .6 памяти которое хранится в течение всего следующего цикла той же длительности Т, Т t + t В результате непрерывной работы аспределителя 4. импульсов и цепи 7 переписи кода, а также регистра 6 памяти в устройстве при астатическом уравновешивании с точностью о погрешности квантования в двух тактах осуществляется преобразованиеx.i-r (.(K-V)t2, и на выходе регистра 6 памяти устанавливается значение кода N, пропорциональное с высокой точностью измеряемой неэлектрической величине не зависящее от коэффициента eiВ устройстве возможно расширение диапазона измерения в сторону малых входных величин X при достаточно больших компенсирующих величинах У без потери точности измерения. В этом случае обратная связь делается положительной и во втором такте при открытой цепи 7 переписи кода интегрируется в течение интервала tj частота пропорциональная сумме малой измеряемой величины X и большой компенсирующей величины Y, создаваемой обратным преобразователем 9. Значение кода N, записанное в течение интервала в реверсивный счетчик 5 по входу вычитание, будет равно Nj J-f,,dt-cl()t2 Значение кода N в первом такте остается прежним, но записывается в реверсивный счетчик 5 по входу сложить., Установившееся значение кода на выходе регистра 6 памяти соответственно будет равно (t-iliaV а для компенсирующей величины Y получим выражение . (11-1). при соотношении , много большим единицы , у х. Таким образом, в предлагаемом устройстве для измерения неэлектр ческих величин за счет масштабирования с использованием точной временной шкалы и астатического уравновешивания достигается существенно повышение точности при измерении контролируекшх величин, превышающих компенсирующую величину.. Формула изобретения Устройство для измерения неэлектрических величин, содержащее частот ный измерительный преобразователь не .электрической величины, преобразователь код-напряжение, соединенный с входом обратного преобразователя, генератор импульсов и счетчик импуль сов, отличающееся тем, что, с целью повыиения точности и расширения диапазона измерения, оно снабжено распределителем импульсов, регистром памяти и цепью переписи кода, при этом вход распределителя импульсов подключен к выходу частот1.

Г ного измерительного преобразователя, выходы распределителя к входс1м счетчика импульсов, выполненного реверсивным, вход регистра памяти соединен с выводом счетчика, выход регистра памяти через цепь переписи кода соединен с преобразователем код-иапряжение, а управляющие входы распределителя импульсов, решстра памяти и цепи переписи кода подключены к вьвкоду генератора импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Скрипник Ю.А.Повыиение точности преобразования иеэлектрических величин в электрическое напряжение. Приборы и систе 4ы управления, 1977, 7, с. 28, рис. 2. 2.Новицкий П.В. Цифровые приборы с частотными датчиками. Л., 1970, Ь. 364 (прототип).