Устройство для измерения составляющих комплексного сопротивления датчиков Советский патент 1982 года по МПК G01R27/02 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения .активной и реактивНой составляющих комплексного сопротивления датчиков.

Известно устройство для контроля изделий из магнитных материалов, которое содержит генератор электрических колебаний,частота которого изменяется в зависимости от индуктивности катушки его контура при пгюпускании через нее испытуемых изделий, два амплитудных детектора. Для раздельного определения изменения магнитных свойств и размеров контролируемого изделия в устройстве применен подключенный к выходу генератора частотный дискриминатор, напряжение выхода которого включено навстречу напряжению, снимаемому с кё1ждого из двух амплитудных детекторов так, чтобы результирующие напряжения били пропорциональны соответственно магнутной проницаемости и размеру контролируемого изделия

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения.

Наиболее близким к предлагаемому является- устройство для одновременного измерения активной и реактивнойсоставляющих комплексного сопротивления датчиков, содержащее амплитудный и частотный детекторы, входы которых, а также индуктивный датчик подключены к колебательному контуру LC-автогенератора 2,

Устройство содержит два измерительных канала и построено в виде разомкнутой системы по каждому из

10 измеряемых параметров (активному и индуктивному сопротивлениям датчика), что не всегда позволяет достигнуть требуемой точности измерения.

15

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что устройстводля измерения составляющих комплексного сопротивления датчиков,

20 содержащее ЕС-автогенератор,соединенный с входами амплитудного и частотного детекторов, снабжено двумя сумматоРё1ми и двумя усилителями ошибки, причем выходы а тлитудного и частот25ного детекторов соединены через перВЕЛй и второй сумматоры с вxoдa ш одного и другого усилителей ошибки соответственно, выходы которых соединены с одним и другим входами LC-авто30генератора.

LC-автогенератор выполнен на двух умножителях напряжения, при этом выход первого умножителя напряжения через резистор и выход второго умножителя напряжения через конденсатор соединены с входом усилителя.

На чертеже приведена функциональ.ная электрическая схема устройства.

Устройство содержит амплитудный и частотный детекторы 1 и 2, подключенные к колебательному контуру 3, LC-автогенератор 4. Усилитель 5 LCавтогенератора 4 выполнен в виде источника тока, управляемого током.

Выход соединен с первым входом сумматора 6, на второй вход которого подается напряжение от задатчика амплитуды (Вх 2). Выход сумматора б соединен с входом усилителя 7 ошибки, выход которого подключен к первому входу первого умножителя 8 напряжения.

Выход частотного детектора 2 соединен с первым входом сумматора 9, на второй входкоторого подается напряжение от задатчика частоты (Вх 2) Выход сумматора- 9 соединен с входом усилителя 10 ошибки, выход которого подключен к первому входу второй схемы 12 умножения напряжения. Вторые входы умножителей 8 и 11 соединены между собой, с выходом усилителя 5 и с входами амплитудного и частотного детектора 1 и 2.

Выход умножителя 8 напряжения через резистор 12 соединен с входом усилителя 5. выход умножителя 11 через конденсатор 13 соединен с входом усилителя 5.

Таким образом, усилитель 5 управляется током и охвачен двумя обратными связями. Цепь первой обратной связи включает в себя умножитель ,8 напряжения, резистор 12 и обеспечивает поддержание незатухающих колебаний в колебательном контуре 3 LCавтогенератора 4. Глубина обратной связи автоматически регулируется посредством цепи, включающей в себя амплитудный детектор 1, сумматор 6, усилитель 7 ошибки.

Цепь второй обратной связи включает в себя умножитель 11 напряжения конденсатор 13. Глубина обратной связи автоматически регулируется посредством цепи, включающей в себя частотный детектор 2, сумматор 9, усилитель 10 ошибки.

Устройство работает следующим образом.

При изменении активного сопротивл ния датчика, включенного в состав колебательного контура 3, на выходе усилителя 7 ошибки (на первом выходе устройства Вых 1) появляется сигнал рассогласования, пропорциональный внесенному в контур .активному сопротивлению. Сигнал подается на

первый вход умножителя 8 напряжения, который осуществляет пер1емнох ение двух сигналов: сигнала рассогласовании и сигнала с выхода усилителя 5. Ток на выходе умножителя 8 напряжения .олседеляется ,с.- ® УоЩим образом:

g,.

11 П-

где д - выходная проходимость умножителя 8 напряжения; Ug - напряжение на выходе умножителя 8 напряжения; К - коэффициент преобразования

умножителей 8 и 11 напряжения, В ;

U-,

напряжение на выходе усилителя 7 ошибки;

Us напряжение на выходе усилителя 5 .

При изменении реактивного (емкостного или индуктивного) сопротивления датчика, включенного в состав колебательного контура LC-автогенератора 4, на выходе усилителя 10 сшибки (на втором выходе устройства Вых 2) появляется сигнал рассогласования, пропорциональный внесенному в контур реактивному сопротивлению. Сигнал подается на первый вход y шoжитeля 11 напряжения, который осуществляет перемножение двух сигналов: сигнала рассогласования и сигнала с выхода усилителя 5.

Ток на выходе умножителя 11 напряжения I т, определяется следующим соотношением:

Ii/ -Jb,,j-U ,, -jb,. .Uj ,где выходная проводимость умножителя 11 напряжения;

и напряжение на выходе умномхсителя 11 напряжения;

и напряжение на выходе усили10теля 10 ошибки, Ток на выходе усилителя 5 (15) определяется следующим соотношением:

1 k - kj-U. (g., - и 0 ) , где k - коэффициент преобразования

ИТУТ.

Приведенные соотношения позволяют} записать выражение для выходной комплексной проводшдости усилителя 5

. 35iU5 K-K5(oj,l,-)V,J-K5(5-ib),

где g - активная составляющая проводимости, вносимой в колебательный контур 3;

b - реактивная составляющая провдимости, вносимой в колеба,. тельный контур 3. Как следует из последнего выражения, связь между напряжением U-, (на первом выходе устройства Вых 1) и прводимостью gift , а также связь между напряжением втором выходе устройства Вых 2) и проводимостью , линейная, т.е. частота и амплитуда выходного сигнала LC-автогенератора 4 однозначно связаны с вносимыми в колебательный контур 3 активным.и реактивным сопротивлениями. Это позволяет достигнуть высокой точности измерения составляющих комплексного сопротивления датчиков в широком диапазоне измерения.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения составляющих комплексного сопротивления датчиков, содержащее LC-автогенератор, соединенный с входами аютлитудного и частотного детекторов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено двумя сумматорами и двумя усилителями ошибки, причем выхо-ды амплитудного и частотного детекторов соединены через первый и второй суг1маторы с входами одного и другого усилителей ошибки соответственно, выходы которых соединены с одним и другим входами LC-автогенёратора.

2. Устройство по п.1, отличающее с я тем, что LC-автогенератор выполнен на двух умножителях напряжения, при этом выход первого умножителя напряжения через резистор и выход второго умножителя напряжения через конденсатор соединен с входом усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

5 № 148947, кл, G 01 N, 1961.

2.Арш Э.И. Автогенераторные методы и средства измерений. М., Машиностроение, 1979, с. 68,69.