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

1

Изобретение относится к измерительной техники и.может быть использовано при измерении неэлектрических величин.

Известно устройство для измерения неэлектрических величин, содержащее датчик, два идентичных LC-автогенератора, суммирующий триггер и блок исполнительных реле ГП.

Однако поразрядная компенсация неэлектрической величины при помощи набора емкостей, включенных в контур LC-автогенератора, представляет собой длительный процесс, и быстродействие такого устройства недостаточно.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее датчик, опорный генератор, три управляемых ключевых элемента, блок управления, блок управления кодов, два счетчика импульсов и последовательно соединенные блок вычитании, третий счетчик импульсов, дешифратор и индикатор. Кроме того, это устройство содержит четвертый управляемый ключевой элемент, четвертый счетчик (/мпульсов и дешифратор положения С2.

Для обеспечения линейной зависимости между входным сигналом и измеряемой неэлектрической величиной последовательно во времени формируются два временных интервала, что ограничивает быстродействие устройства.

Цепью изобретения является повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения незлектрических величин, содержащем датчик, подсоединенный через автогенератор к входу первого ключа, опорный генератрр, выход . которого подсоединен к входам второго и третьего ключей, блок управления, первый вход которого соединен с выходом блока совпадения кодов, первый выход - с управляюц ими входами первого и третьего ключей, а второй выход - с управляющим входом второго ключа, кроме того, первый и второй счетчики импульсов, счетные входы которых подсоединены к выходам первого и второго ключей, а выходы первого и второго счетчиков импульсов соединены соответственно с первым и вторым входами блока совпадения кодов, при этом выход третьего ключа подсоединен через последовательно соединенные блок вычитания, третий счетчик импульсов и дешифратор к входу индикатора, выход старшего разряда первого счетчика импульсов соединен с вторым входом блока управления, а установочные входы первого и второго счетчиков импульсов поразрядно подключены к шине команды Сброс в коде числа, дополняющего численное значение масштабного коэффициента шкалы измерителя до численного значения объема первого и второго счетчиков импульсов.

На чертеже представлена структурная схема устройства для измерения неэлектрических величин.

Устройство содержит автогенератор 1, к которому подключен датчик 2, опорный генератор 3 три ключа , первый и второй счетчики 7 и 8 импульсов, блок 9 совпадения кодов, блок 10 управления, блок 11 вычитания, третий счетчик 12 импульсов, дешифратор 13 и индикатор k.

Устройство работает следующим образом.

Измеряемая неэлектрическая велимина преобразуется, например в изменение индуктивности резонансного контура автогенератора 1. Счетчики 7 и 8 командой Сброс устанавливаются в состояние, соответствующее набору числа импульсов

,(1)

где N - число, определяющее объем данного счетчика 7 или 8; N - масштабный коэффициент шкалы устройства, который вйбирается из условий получения требуемой шкалы измеря мых величин и определяется соотношением

cfSXHo

(1)

где бГ - погрешность дискретности

измерения,

S чувствительность датчика 2, номинальное значение изме ОААряемой величины. Частота опорного генератора 3 выбирается больше частоты автогенератора 1. В блок 11 вычитания вводится число NO периодов частоты, соответствующее первоначальному значению индуктивности резонансного контура автогенератора 1.

При включении устройства импульсы с автогенератора 1 через управляемый ключ поступают на вход первого 7 импульсов, импульсы от опорного генератора 3 через управляемый ключ 5 поступают на вход второго счетчика 8 импульсов, а через управляеьвз1й ключ 6 - на вход блока 11 вычитания.

При достижении счетчиком 7 импульсов состояния переполнения с выхода его старшего разряда поступает сигнал на второй вход блока 10 управления, который, в свою очередь, выдает команду на остановку счетчика 8 импульсов, при этом оканчивается формирование первого временного интервала

(3)

Т, S

где t - период частоты автогенератора 1.

Так как частота опорного генератора 3 больше частоты автогенератора 1, то до момента остановки счетчика 8 через управляемый ключ 5 на счетчик 8 импульсов поступает больше число импульсов

Ыг-- - U)

где t - период частоты опорного генератора 3, причем

(5)

,

где UN - число импульсов, поступивших в счетчик 8 импульсов после его переполнения.

Таким образом, к моменту остановки счетчика 8 импульсов, в нем записывается число UN импульсов, а код этого числа поступает на второй вход блока 9 совпадения кодов. 5 Счетчик 7 импульсов после своего переполнения также продолжает счет импульсов. При поступлении с выходов счетчи ка 7 на первый вход блока 9 совпадения кодов кода, соответствующего набору в счетчик 7 после его перепол нения числа импульсов AN, блок 9 со па кодов выдает команду на бло 10 управления, который, в свою очередь, останавливает счетчик 7 и пре кращает подачу импульсов в блок 11 вычитания. При этом оканчивается у формирование второго временного интервала (6) (5) или с учетом T2(),. Таким образом, формирование интенвалов Т и Т2. производится парал лельно, а время измерения определяется длительностью интервала времени Ту. На блок 11 вычитания за временно интервал T/j поступает с опорного генератора 3 число импульсов N. (8) э- ti ИЛИ с учетом (3), С), (6) подстановке в (9 значений п риодов частот автогенератора 1 и оп ного генератора 3, выраженных через параметры их контуров -ЬЬ,(10) где L - значение индуктивности резонансного контура автогенератора 1 i значение емкости резонансн го контура .автогенератора значение индуктивности рез нансного контура опорного генератора 3i значение емкости резонансн контура опорного генерато В случае использования, например индуктивного датчика н,-Ц «,-. т, где LQ - приращение индуктивности датчика 2 до измерений; Л1 - приращение индуктивности датчика 2, вызванное изм нением измеряемой неэлектрической величины, (11) можно представить в виде огда К1..,АЛ5, где число импульсов, соответо- 1ствующее значению индуктивности датчиков 2 до измерений; измеряемая неэлектрическая величина; чувствительность датчика 2. Так как N, С , С L -const, чувствительность S датчика 2 в диапазоне измерений также величина постоянная, то зависимость числа импульсов N J от измеряемой неэлектрической величины линейна, а разность ,-N,,(13) где к S Г,- чувствительность изме - рителя, определяется значением измеряемой неэлектрической величины. Полученная разность N с учетом знака подсчитывается счетчиком 12 им пульсов, преобразуется в десятичный код дешифратором 13 и отображается на индикаторе 14. Таким образом, сохранение линейной зависимости числа импульсов на вых6це устройства от значения индуктивности LH резонансного контура автогенератора 1, параллельное формирование первого и второго временных интервалов позволяют повысить быстродействие устройства по сравнению с известным примерно в два раза. Формула изобретения Устройство для измерения неэлектрических величин, содержащее датчик, подсоединенный автогене- ратор к входу первого ключа, опорный генерат н выход котсч ого подсоединен к входам второго и третьего ключей, блок управления, первый вход которого соединен с выходом блока совпадения кодов, первый выход с управляющими входами первого и третьего ключей, а второй выход с управляющим входом второго ключа, кроме того, первый и второй счетчики импульсов, счетные входы которых подсоединены к выходам пер