Линейное устройство для параметрического преобразования Советский патент 1982 года по МПК G01R17/10 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения относительного изменения сопротивления резистивных датчиков. Известно устройство для параметрического преобразования отйосительного изменения сопротивления дат чика в напряжение, содержащее резистивный датчик, включенный в одно из плеч неуравновешенного четырехплечего измерительного резистивного мо та, управляемого источника питания, выход которого соединен с диагональю питания моста, а вход - с выходом блока управления, вход которого соединен с измерительным мостом Недостатками устройства являются низкая чувствительность , разрешающая способность и точность преобразования, зависящие от величины сопротивления датчика и его относительного изменения. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является линейное устройство, содержащее резистивный датчик, включенный в одно из плеч неуравновешенного четырехплечего измерительного резистивного моста, управляемого источника питания, выход которого соединен с диагональю питания моста, а вход-с выходом блока управления, блок сравнения, один вход которого подсоединен к измерительному мосту, а другой - к источнику эталонного напряжения, а выход блока сравнения соединен со входом блока управления 1. Недостатками устройства являются низкая разрешанхцая способность и точность преобразования из-за наличия сигнала шума на его выходе. Существенным фактором, ограничивающим эти параметры, является малая величина чувствительности устройства. Цель изобретения - увеличение чувствительности, точности преобразова39ния устройства и разрешающей способности„Поставленная цель достигается тем что в линейное устройство для параметрического преобразования, содержащее резистивный датчик, включенный в одно из плбч неуравновешенного четырехплечего измерительного ре зистивного моста, источник эталонного напряжения, выход которого соединен с одним из входов блока сравнения, блок управления, вход которого соединен с выходом блока сравнения, а выход - со входом управляемого источника питания, введены управляемый ключ, генератор синхроимпульсов и два синхронных детектора, причем вход ключа соединен с выходом управляемого источника питания, а управляющие входы ключа и двух синхронных детекторов - с выходом генератора синхроимпульсов., выход ключа соединен с первой вершиной диаго|Нали питания моста, а измерительная диагональ моста соединенна..со входом одного из синхронных детекторов, вхо второго синхронного детектора подключен ко второй вершине диагонали питания моста, выход второго синхрон ного детектора соединен со вторым входом блока сравнения На чертеже представлена структурн схема линейного устройства,, Устройство содержит резистивный датчик 1, включенный в одно из плеч неуравновешенного четырехплечего измерительного резистивного моста 2, источник 3 эталонного напряжения, синхронный детектор t, блок 5 сравнения, блок 6 управления, управляемы источник 7 питания, генератор 8 синх роимпульсов, управляемый ключ 9 и синхронный детектор 10,, Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии сопротивление датчика 1 равно сопротивлению эталонного резистора моста 2„ При этом напряжение источника 3 эталонного напряжения равно напряжению на выходе синхронного детектора k Выходные напряжения блока 5 сравнения и блока 6 управления равны нулю, а Напряжение на выходе управляемого источника 7 питания равно исходному, номинальному значению. Импульсы с выхода генератора 8 синхроимпупьсов поступают на управля ющие входы ключа 9 и синхронных детекторов k и 10 После прихода синхроимпульса ключ 9 выбирает измерительный импульс, который поступает на диагональ питания моста 2, Импульсный сигнал с эталонного резистора моста 2 поступает на вход синхронного детектора + одновременно с синхроимпульсом на его управляющем входе. Далее выходное напряжение с синхронного детектора и поступает на вход блока 5 сравнения. При изменении сопротивления датчика 1 изменяется величина сигнала ,с эталонного резистора моста 2, что (приводит к появлению сигнала ошибки на выходе блока 5 сравнения. Сигнал ошибки подается на вход блока 6 управления, который изменяет выход ное напряжение управляемого источника 7 питания так, что величина измерительных импульсов после детектирования синхронным детектором k была равна величине напряжения эталонного источника 3, т„е„ до тех пор, пока величина сигнала ошибки на выходе блока 5 сравнения не станет равной нулю „ Выходной сигнал, представляющий из себя смесь полезного сигнала и сигнала шума, с измерительной диагонали моста 2 поступает на вход синхронного детектора 10. Так как выходным сигналом устройства является напряжение, то на выходе синхронного детектора 10 отношение на,пряжения полезного сигнала к напряжению шумаувеличивается в Yz раз, что в свою очередь приводит к увеличению разрешающей способности и точности преобразования устройстваДальнейшее улучшение этих параметров достигается путем увеличения чувствительности устройства за счет увеличения величины амплитуды напряжения измерительных импульсов. Возможности увеличения чувствителБНости устройства ограничиваются величиной длительности импульсов, минимальное значение которой определяется быстродействием управляемого ключа 9, а также частотными характеристиками элементов Mocta 2 и синхронных детекторов Ц и 10. В предлагаемом устройстве можно получить чувствительность, превышающую чувствительность известных устройств в 100 и более раз. 5 Использование предлагаемого устройства с отмеченными выше характери стиками особенно эффективно при построении измерителей относительного изменения величины сопротивления ре зистивных датчиков (процентных ом-, метров), например, для измерения температурного коэффициента сопротивления (ТКС) резисторов. Разрешающая способность такого измеоит ля ТКС достигает значения Г5-10«10 8, что обеспечивает возможность измерения параметров сверхпрецизионных рез4 сторов. Формула изобретения Линейное устройство для параметрического преобразования, содержащее резисти вный датчик, включенный в одно из плеч неуравновешенного четЬфехплечего измерительного резис тивного моста, источник эталонного напряжения, выход которого соединен с одним из входов блока сравнения, блок управления, вход которого соед нен с выходом блока сравнения, а i ВЫХОД - со входом управляемого источника питания, отличающеес я тем, что, с целью увеличения чувствительности, разрешающей cnocotjности и точности преобразования устройства, в него введены управляемый ключ, генератор синхроимпульсов, и два синхронных детектора, причем Вход-ключа соединен с выходом управляемого источника питания, ауправляющие входы ключа и двух синхронных детекторов - с выходом генератора синхроимпульсов, выход ключа соединен с Первой вершиной диагонали питания моста, а измерительная диагональ моста соединена со входом одного из синхронных детекторов, вход второго синхронного детектора подключен ко второй вершине диагонали питания моста, выход второго синхронного детектора соединен со вторым входом блока сравнения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Электроника, 1972,; №22, с, 65, 2.Авторское свидетельство СССР N 53108, кл, G m R 17/00, 1975.