Преобразователь параметров датчикаВ пЕРиОд КОлЕбАНий Советский патент 1981 года по МПК H03K13/20 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ДАТЧИКА В ПЕРИОД КОЛЕБАНИЙ

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано при работе с резистивными, индуктивными и емкостными датчиками.

Известен частотный преобразователь сопротивления, содержащий устройство сравнения, выход которого через интегрирующую цепь подключен к инвертирующему входу интегрирующего усилителя и через дифференциальный усилитель постоянного тока со 100%-ной отрицательной связью к делителю из образцового и измеряемого сопротивления 1.

В известном устройстве не исключается влияние сопротивления линии связи на результат измерения сопротивления датчика, что существенно увеличивает погрешность измерени

Известен преобразователь параметров датчика в период колебаний, содержащий измерительную цепь, усилитель, Фазочувствительный выпрямитель , первый вход которого подключен к выходу усилителя, управляемый генератор, выход которого через фазовращатель соединен с вторым входом фазочувствительного. выпрямителя фильтр нижних частот, вход которого

подключен к выходу фазочувствительного выпрямителя 2.

Его недостатком является наличие погрешности, oбycJ;oвлeннoй сопротивлением линии связи между датчиком и преобразователем.

Цель изобретения - повышение точности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в известный преобразователь параметров датчика в период колебаний, содержащий измерительную цепь,усилитель, фазочувствительный выпрямитель , Ъервый вход которого подклю5чен к выходу усилителя, управляемый генератор, вьисод которого через фазовращатель соединен со вторым входсян фазочувствительного выпрямителя, фильтр нижних частот вход которого

0 подключен к выходу фазочувствительного выпрямителя, введен индикатор максимума, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам фильтра нижних частот и фа5зовращателя, а выход - к управляющему входу управляемого генератора, измерительная цепь выполнена в виде параллельно соединенных датчика и образцового злемента и включена в

0 цепь обратной связи усилителя, а вход усилителя подключен к выходу управляемого генератора. На.фиг.1 представлена функционал ная электрическая схема преобразователя; на фиг,2 и фиг.З - принципиальные схемы измерительной цепи. при преобраздвании соответственно индуктивности и емкости датчика. Устройство содержит генератор 1 управляемой Т1астоты, выход которого соединен со входом усилителя 2, чер резистор 3 в цепь отрицательной обратной связи усилителя 2 включено сопротивление датчика 4, зашунтированного образцовым конденсатором 5. Датчик 4 подключен в цепь обратной связи усилителя 2 с помощью линии б связи, имеющей сопротивление. Выход усилителя 2 соединен с первым входом фазочувствительного выпрями- теля 7, а выход последнего соединен с первым входом индикатора 8 максимума через фильтр 9 нижних частот. Второй вход фазочувствительного выпрямителя 7 соединен через фазовращатель 10 с выходом генератора 1. Выход фазовращателя 10 соединен со вторым входом индикатора 8 максимума. Выход индикатора 8 максимума со динен с управляющим входом генера--тора 1. Устройство работает следующим образом.к Синусоидальный сигнал с генерато ра 1 поступает на измерительный уси литель 2. С помощью фазочувствитель ного выпрямителя 7 на выходе усилителя 2 выделяется реактивная состав ляющая сигнала. Этот.сигнал сглаживается фильтром 9 нижних частот и поступает на индикатор 8 максимума Индикатор 8 максимума изменяет частоту генератора 1 до тех пор, пока значение реактивной составляющей сигнала усилителя 2 не достигнет ма симального Значения. В этот момент времени выходной сигнал индикатора максимума ,8 равняется нулю. Изменен сопротивления датчика 4 в сторону увеличения или уменьшения приводит к появлению на выходе индикатора 8 максимума сигнала положительной или отрицательной полярности,под его действием частота генератора 1 изме няется до тех пор, пока сигнал на выходе индикатора 8 максимума раве нулю. Характеристика управления ге нератора 1 должна иметь член, про.порциональный интегралу от управляющего сигнала. При преобразовании емкости датчика 11 в период колебаний датчик шунтируется образцовым резистором 12 (фиг.2). При преобразовании индуктивности 13 в период ко лебаний (фиг.З) индуктивность датчика 13 шунтируется образцовым резистором 12. Передаточную.функцию измерительного усилителя 2 (фиг.1) можно описать соотношением wffoB) - R-t-Rn +CRR,u;j - (1) где R - сопротивление датчика 4; С - образцовая емкость 5; R -сопротивление линии 6 связи RP - сопротивление резистора 3; аи круговая частота. Выделение-реактивной составляющей выходного сигнала усилителя 2, нахождение первой производной от реактивной составляющей по CU и приравнивание ее к нулю позволяет .получить;Отсюда следует, что период электричейких колебаний при экстремальном значении реактивной составляющей выходного сигнала усилителя 2 прямо пропорционален сопротивлению датчикагп КС 2-ЛГ и не зависит от сопротивления линии 6 связи. На фиг.2 показан усилитель с измерительной цепью, в которой датчиком Является конденсатор, зашунтированный образцовым резистором. В этом случае период Т колебаний генератора не зависит от сопротивления линии б связи и прямо пропорционален емкости датчика т - S 21Г где С - емкость датчика 1j R - образцовое сопротивление 12. На фиг.З показан усилитель с измерительной цепью, в которой датчиком является индуктивность, зашунтированная образцовым резистором 12. Передаточная функция усилителя имеет ) - .; где L - индуктивность датчика 13. Выполняя аналогичные преобразования, придем к следующему выражению : из которого видно, что период Т колебаний генератора прямо пропорционален индуктивности L и не зависит от сопротивления линий 6 связи. Анализируя вторую производную реактивной составляющей выходного сигнала усилителя для всех/трех случаев, можно сделать вывод, что при выполнении условий (3), (4), (6) на выходе усилителя 2 будет всегда максимум реактивной составляющей.

Таким образом, благодаря отличительным признакам предлагаемого изобретения исключается погрешность , обусловленная сопротивлением линии связи, в результате чего повьлшается точность преобразования.

Формула изобретения

X,

Преобразователь параметров датчика в период колебаний, содержащий измерительную цепь, усилитель, фазочувствительный выпрямитель, первый вход которого подключен у выходу усилителя, управляемый генератор, выход которого через фазовращатель- соединен со вторым входом фазочувствительного выпрямителя, фильтр нижних частот, вход которого подключен к выходу фазочувствительного выпрямителя, отличающийся тем.

0 D

что, с целью повышения точности преобразования, в него введен индикатор максимума, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам фильтра нижних частот и фазовращателя, а выход - к управляющему входу управляемого генератор измерительная цепь выполнена в виде параллельно соединенных- датчика и образцового элемента и включена в цепь обратной связи усилителя, а вход усилителя подключен к выходу управляемого генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2,Авторское свидетельство СССР

№ 343229, кл. G 01 R 27/00, 24.07.70 (прототип).

а