Устройство для линеаризации нелинейных характеристик Советский патент 1983 года по МПК G06G7/26 

I Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике. Оно быть использовано, например, для линеаризации характеристик интерференционных и других датчиков, описываемых синусной или косинусной зависимостью.

Известен нелинейный преобразователь аналогового сигнала в частоту, содержащий управляемый генератор импульсов, первый управляющий вход которого является входом преобразователя, подключенный к нему источник опорного напряжения, задающий начальное значение частоты, компенсатор нулевого сигнала и масштабирующий усилитель, выход которого связан р вторым управлякидим входом генератора импульсов. Сигнал,, поступающий на второй управляющий йход генератора, компенсирует нелинейность входного датчика. Там же показано выполнение генератора импульсов i.

Недостатками зтого преобразователя являются ограниченный диапазон эффективной линеаризации и низкая . точность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для линеаризации нелинейных характеристик, содержащее генератор импульсов с источником опорного напряжения, компенсатор нулевого сигнала, масштабирую1дай усилитель . и элемент коррекции нелинейности, выполненный в виде делителя напряжения 2.

В этом устройству при входном- аналоговом сигнале, характеризующимся

10 нелинейной зависимостью с возрастающей чувствительностью по отношению к преобразуемому параметру, компенсатором нулевого .сигнала смещают входной сигнал так, чтобы максималь15ному значению преобразуемого параметра соответствовало нулевое значение напряжения на выходе масштабирующего усилителя, и переходят к преобразованию смещенного сигнала,

20 характеризующегося уже нелинейной зависимостью с убывающей чувствительностью.

Коэффициент преобразования по каналу коррекции изменяется так, чтобы

25 в целом частота на выходе была в .пинейной зависимости от преобразуемого параметра J.

Недостатком этого устройства тоже является ограниченный диапазон ли30нейного преобразования. Оно удовлетворительно линеаризует аналоговые сигналы, содержащие только квадрати ные составляющие, от преобразуемого параметра. При синусоидальной или косинусоидальной нелинейности вход ного датчика получение на выходе линейной частотной эависимостивозмож но только на начальном участке синусоидального или косинусоидального входного сигнала, в пределах- изменения преобразуемого.параметра от О до (С/4г в то время как весь диапазон преобразуемого параметра лежит в пределах от О до . . Целью изобретения является расширение диапазона линеаризации. Поставленная цель, достигается тем что устройство для линеаризации нели нейных характеристик, содержащие генератор импульсов, к задающему входу которого подключен источник опорного напряжения, первый управляющий вход генератора импульсов соединен с входом устройства, а выход является выходом ycTpoftcTBajпервый источник ком пенсирующего напряжения, выход котор го подключен к первому входу первого суммирующего усилителя, выход которого соединен с вторым управляющим входом генератора импульсов, содержи квадратор, второй суммирующий усилитель, блок извлечения квадратного корня и Второй источник компенсирующего напряжения, выход которого подключен к первому входу второго суммирующего усилителя, вход устройства через квадратор связан с вторым входом второго суммирующего усилителя, выход которого через блок извлечения квадратного корня связан с вторым входом первого суммирующего усилителя. На фиг.1 представлена блок-схема устройства} на фиг.2 и 3 - диаграмма, поясняющие принцип линеаризации Устройствосодержит источник 1 опорного напряжения, генератор импульсов 2, квадратор 3, блок извлече ния .квадратного корня 4, .суммирующие усилители 5 и б, источники 7 и 8 компенсирующего напряжения, вход 9, выход 10. Генератор импульсов 2 выполнен так же, как в указанных выше аналогах. Кривая 11 - синусоидальная зависимость между преобразуемым в частоту F- параметром и отображающим его аналоговым сигналом, поступаюищм на вход 9} 12 - косинусная здвисимос-ть, вырабатываемая на выходе блока 4; 13 - характеристика корректирующего сигнала -1, вырабатываемого на выходе суммирующего усилителя 6; 14 - зависимость частоты ИМПУЛЬСОВ; на выходе устройства от корректирующего сигнала,} 15 - результирующая зависимость частоты fP от преобразуемого параметра при работе цепи коррекции, в случае синусной характеристики входного датчика; 16 - входная косинусная зависимость} 17 - характеристика сигнала, вырабатываемого на де блока 4; 18 - корректирующая зависимость U «51ИУ-1, вырабатываемая на выходе суммирующего усилите-: ля 6) 19 - зависимость частоты импульсов от корректирующего сигнала, поступающего с выхода усилителя 6, 20 - результирующая зависимость частоты от преобразуемого параметра в случае косинусной амплитудной характеристики входного датчика. Устройство работает следующим образом. При врздействии входного сигнала на первый управляющий вход генератора 2 частота на его выходе изменяется на величинудр пропорциональную входному сигналу, относительно опорной частоты F(j задаваемой источником 1. Цепь коррекции характеристики, состоящая из блоков 3-8, вырабатыг вает корректирующий сигнал Uj -yif-X -f, поступающий с выхода усилителя б на второй управляющий вход генератора 2. При синусной характеристике входного датчика корректирующий сигнал соответствует зависимости CO-SX -1, а при косинусной характеристики зависимости SIM х - 1. Совместное воздействие входного и корректирующего сигналов на управляющие входы генератора 2 формирует линеаризованную амплитуднуто характеристику, связывающую частоту импульсов с преобразуемым параметром. Возможно применение функционального устройства и для линеаризации синусоидальных и косинусоидальных зависимостей в диапазонах изменения преобразуемого параметра в пределах кратных 1С/2 по отношению к рассмотренному, т.е. при {п 4-1 ) ТС/2. ,7/ Х7Л7, где ,2 или зависимостей l-.gVriX или 1-COSX с разными знаками в тех же диапазонах. Для этого необходимо предварительно привести эти зависимости к виду, рассмотренному выше, или их инвертированием, или их вычитанием из единичного сигнала дополнительным масштабирующим усилителем, Технико-зкономический эффект использования изобретения определяется повышением точности и расширение диапазона линеаризации при незначительных затратах. Формула изобретения Устройство для линеаризации неинейных характеристик, содержащее генератор импульсов, к задающему

входу которого подключенисточник опорного напряжения i nepuidl упраэ яющий вход генератора импульсовс0е динен с входом устройства, а выход является выходом устройства первый I источник компенсирующего напряжения, КОТОР01ЧЭ подключен к первому входу nespdoro суммнруюдего усилиг еляг дыход котброго соединен с упЕр авляюсцим входом генератора импульсов о т л и ч а ю ц е ес я тем, что, с целью расигарания диапазона линеаризации, устройство содержит квадратор, второй суммирующий усилитель , блок извлечения квадратного корня и второй источник ..

компенсирующего напряжения, выход ксН торого подключен к первсмяу входу втд рого суммирующего усилителя/ вход устройства через квадратор связан с вторым входом второго суммирующего усилителя, выход которого через блок извлечения квгшратного корня связан : с вторым входом первого суммирующегд усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство .СССР №553632, кл. G Об G 7/26, 1974.

2.ABtopcKoe свидетельство СССР по заявке. 2686632/18-24, . кл. Г. 06 G 7/26,1978 (прототип).