Устройство для измерения неэлектрических величин Советский патент 1982 года по МПК G01B7/00 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Изобретение относится к измерениям неэлектрических величин, в частности к измерениям перемещений, дефор маций , размеров и т. п. , и может быть использовано для автоматического контро ля и регулирования. Известно устройство для измерения неэлектрических величин, содержащее измерительный и опорный автогенераторы два смесителя, усилитель низкой частоты, полосовой фильтр, перестраиваемый автогенератор и индикатор. Невысокая точность измерения в таком устройстве обусловлена нелинейной зависимостью частоты измерительно го автогенератора от выходного параметра датчика и применением элементов с нелинейными характеристиками, в частности смесителями и усилителем ни Kcft .частоты. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения неэлектрических величин, содержащее автогенера тор с измерительным 1С-контуром, в который включен датчик, второй автогенератор с опорным LC-контуром, че- тыре управляемых ключа, четыре счетчика импульсов, два дешифратора,элемент совпадения кодов, блок вычитания, блок управления и индикатор. Формирование временных интервалов которое осуществляется с помощью двух генераторов, имеющих ограниченную взаимную стабильность, приводит к уходу частот автогенераторов, что влияет на длительность формируемых временных инт ервалов и сказывается на точности измерения. Целью изобретения является повышение точности. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения неэлектрических величин, содержащее первый и второй автогенераторы, измерительный и опорный 1С-контуры/1ервый второй, третий и четвертый ключи, первый, второй, третий и четвертый

39357004

счетчики,первый и второй дешифраторы, Устройство работает следующим элемент совпадения кодов, блок вычита- образом, ния, блок управления и индикатор, причем выхода первого и второго автогенераторов соединены со входами первого и третьего ключей соответственно, а выходы первого, второго и треть его ключей - со входами соответственно первого, второго и третьего счетчиков, при этом выход четвертого ключа через последовательно соединенные блок вычитания, четвертый счетчик и второй дешифратор подсоединен 1 ко входу индикатора ,выход первого счетчика - ко входу первого дешифратора, выходы второго и третьего счетчиков к первому и второму входам элемента совпадения кодов соответственно, а выход последнего подключен к первому входу блока управления, второй вход которого подсоединен к выходу первого дешифратора, первый выход к упраелякйцим входам первого и треть его ключей одновременно, а второй выход - к управляющим входам второго и четвертого ключей одновременно, до полнительно введены пятый, шестой, седьмой и восьмой ключи, при этом вх ды пятого и шестого ключей подсоединены к измерительному LC-контуру, седьмого и восьмого ключей - к опорному LC-контуру, а выходы пятого и восьмого ключей соединены со входом первого автогенератора одновременно, при этом выход последнего подключен ко входу четвертого ключа, а выходы шестого и седьмого ключей - ко входам второго автогенератора, выход которого соединен со входом второго ключ кроме того, управляющие входы пятого и седьмого ключей соединены с перйым выходом блока управления, ко второму выходу которого подключены управляющие входы шестого и восьмого ключей На чертеже представлена блок-схема устройства для измерения неэлектрических величин. Устройство содержит первый и второй автогенераторы 1,2, измерительный 3 и опорный LC-контуры, управля емые ключи 5-12, с первого по восьмой счетчики 13-16 импульсов первого по четвертый, первый и второй дешифраторы 17,18, элемент 19 совпадения кодов, блок 20 вычитания, блок 21 управления и индикатор 22. Измеритель ный LC-контур 3 включает в себя датчик.

Задают частоты первого и второго автогенераторов 1,2 приблизительно равными. В первом дешифраторе 17 усанавливают число N, выбираемое из соотношения N: 1 ном () где погрешность дискретности измерения;т чувствительность датчика; X - номинальное значение измеря ° емой неэлектрической величины. Измеряемая неэлектрическая величина преобразуется, например, в изменение индуктивности датчика. При включении устройства измерительный LC-контур 3 через открытый пятый ключ 9 подключен ко входу первого автогенератора 1, с выхода которого импульсы через открытый первый ключ 5 поступают на вход первого счетчика 13 импульсов, счетчик 13 импульсов подсчитывает число N периодов t частоты первого автогенератора 1, установленное в первом дешифраторе 17. При этом происходит формирование первого временного интервала ), где t tp+/it, t - период частоты автогенератора 1 с подключенным LCконтуром 3 ДО начала измерений ; Ь t - приращение периода частоты первого автогенератора 1 с подключенным измерительным LC-контуром 3, обусловленное изменением индуктивности датчика при измерении неэлектрической величины, например, перемещения; k - коэффициент нестабильности частоты первого автогенератора 1. Одновременно происходит заполнение полученного временного интервала Тл импульсами второго автогенератора 2. Для этого импульсы со второго автогенератора 2 поступают через третий ключ 7 на вход третьего счетчика 15 импульсов и подсчитываются им ) 593570 где t. период частоты второго автогенератора 2 с подключенным опорным LC-контуром k до начала измерений, к - коэффициент нестабильности частоты второго автогенератора 2. После окончания формирования временного интервала Т с выхода перво-. го дешифратора 17 поступает команда О на второй вход блока 21 управления, по которой закрываются управляемые ключи 5,7,9i11 и открываются управляемые ключи 6,8,10,12, при этом LC-контур 3 подключен через шестой ключ 10 ко входу второго автогенератора 2, а LC-контур 4 через ключ 12 подключен ко входу первого автогенератора 1 . Импульсы с выхода автогенератора 2 через второй ключ 6 поступают на вход второго счетчика 1 импульсов. Счетчик 1k импульсов подсчитывает число Мл периодов t частоты автогенератора 2 с подключенным LC-контуро 3, при этом формируется второй временной интервал Т2 + k). Одновременно происходит заполнение временного интервала Т импульса ми с периодом t-j, частоты автогенератора 1 с подключенным опорным LCконтуром 4. Число импульсов при этом Та. , -tjU -K,) и-ли с учетом выражений (2), (З) , С) г- N-1 71- f tt if Из выражения (6) следует,что на число и .,. пульсов N3 нестабильности .генераторо не влияют, так как t, 2 t2 ZrcVlj C, где параметры контура 3; L С - параметры контура i, то N3N-1 -р (7) 2. Li,C , C con5t, he зависящие о измеряемой неэлектрической величины Мз п1,. (8) 5 ц 06 где п - коэффициент преобразования йзмеряемой величины в число импульсов. Сигнал, соответствующий числу импульсов NJ, поступает с выхода управляемого ключа 8 на вход блока 20 вычитания. Остановка второго счетчика 1 импульсов происходит при достижении им числа, записанного в третьем счетчике 15 импульсов, что фиксируется элементом 19 совпадения кодов, сигнал с выхода которого поступает на первый вход блока 21 управления. По команде блока 21 управления закрываются ключи 6,8,10,12 и открываются ключи 5,7,8,11, т.е. устройство воз-, вращается в исходное состояние. В блоке 20 вычитания происходит вычитание из числа импульсов N3 числа N.,, соответствующее числу периодов частоты автогенератора 1 с подключенным LC-контуром 3 до начала измерений. Полученное при этом число N . пропорциональное измеряемой неэлектрической величине, подсчитывается с учетом знака счетчиком 16 импульсов, преобразуется в десятичный код дешифратором 18 и фиксируется индикатором 22. Таким образом, зависимость числа импульсов в счетчике 16 от измеряе юйнеэлектрической величины линейна. использованное дополнительных управляeNfctx ключей 9-12, позволяющих в одном цикле измерения подключать автогенераторы 1,2 к измерительному 3 и опорному LC-контурам таким образом, что каждай из автогенераторов поочередно выполняет роль измерительного и „ к опорного, обеспечивает исключение - i влияния на длительность формируемых временных интервалов паразитного ухода частот автогенераторов 1,2. Благодаря этому обеспечивается повышение точности не менее, чем в два раза. Формула изобретения Устройство для измерения неэлектрических величин, содержащее первый и второй автогенераторы, измерительный и опорный LC-контуры, первый, второй, третий и четвёртый ключи, пер