Управляемый измерительный генератор

Управляемый измерительный генератор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УПРАВЛЯЕМЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий усилитель, между выходом и управляющим входом которого включена цепь автоматической регулировки усиления (АРУ), разделительный конденсатор, один вывод которого подключен к выходу усилителя, а к другому выводу которого подключены первый вывод первого эталонного резистора, параллельный LC -контур, и встречно- . последовательно соединенные первая и вторая обмотки связи, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и линейности хАрактеристики преобразования механических перемещений катушки индуктивности параллельного LC -контура в частоту, в него введены интегрирующая fJC -цепь, выход которой подключен к сигнальному входу усилителя , и эталонньй конденсатор, который включен между вторым вьшодом первого эталонного резистора и первым выводом дополнительно введенного второго эталонного резистора, второй g вывод которого подключен к общей пине , причем первая и вторая обмотки (Л связи включены между точкой.соедис: нения второго вьшода разделительного Конденсатора с первым эталонийм резистором и общейшиной, а параллельный UC -контур между точкой соединения эталонного конденсатора с вторьм эталонным резистором и вхо дом интегрирующей, RC -цепи,причем катушка индуктивности параллельного со Lt-контура выполнена в виде регулиОО руемой катушки индуктивности. сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3() Н 03 В 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3581450/18-09 (22) 08.04.83 (46) 23.08.84. Бюл. В 31 (72) P.À. Балакин и А.Н. Зушинский (71) Ордена Ленина арктический и антарктический научно-исследовательский институт Государственного комитета СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды (53) 621.373.42 (088.8) (56) 1. Новицкий П.В. и др. Цифровые приборы с частотными датчиками.

"Энергия", 1970, с. 75-76.

2. Авторское свидетельство СССР

В 500571, кл. Н 03 В 5/00, 1973. (54)(57) УПРАВЛЯЕМЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ

ГЕНЕРАТОР, содержащий усилитель, между выходом и управляющим входом которого включена цепь автоматической регулировки усиления (АРУ), разделительный конденсатор, один вывод которого подключен к выходу усилителя, а к другому выводу которого подключены первый вывод первого эталонного резистора, параллельный,С -контур, и встречно„„SU„„1109851 А последовательно соединенные первая и . вторая обмотки связи, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерений и линейности характеристики преобразования механических перемещений катушки индуктивности параллельного LC -контура в част ту, в него введены интегрирующая ЙС -цепь, выход которой подключен к сигнальному входу усилителя, и эталонный конденсатор, который включен между вторым выводом первого эталонного резистора и первым выводом дополнительно введенного второго эталонного резистора, второй вывод которого подключен к общей шине, причем первая и вторая обмотки связи включены между точкой.соединения второго вывода разделительного конденсатора с первым эталоннВм резис тором и общей шиной, а параллельный 1.С -контур включен между точкой соединения эталонного конденсатора с вторым эталонным резистором и входом интегрирующей, RC -цепй,причем катушка индуктивности параллельного о .С-контура выполнена в виде регулируемой катушки индуктивности.

1109851

25

35

45

55

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для преобразования малых механических перемещений в частоту.

Известен управляемый измерительный генератор для преобразования механических перемещений чувствительного элемента датчика в частоту с помощью переменной индуктивности с линеаризацией выходной характеристики путем профилирования формы витков переменной индуктивности 1 3.

Однако управляемый измерительный генератор с такой линеаризацией при величине перемещения чувствительного элемента датчика в пределах

0,1-1 мм не обладает требуемой чувствительностью и линейностью характеристики.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является управляемый измерительный генератор,. содержащий усилитель, между выходом и управляющим входом которого включена цепь АРУ, разделительный конденсатор, один вывод которого подключен к выходу усилителя, а к другому выводу подключены первый вывод первого эталонного резистора, параллельный LC -контур и встречнопоследовательно соединенные первая и

I вторая обмотки связи, а также уйравляющий резистор, причем колебательный контур выполнен на замкну.том магнитопроводе Р22.

Однако известный управляемый измерительный генератор в случае использования его для преобразования в частоту переменного сопротивления не активного, а индуктивного характера, например, перемещения катушки индуктивности, являющейся датчиком преобразователя механических перемещений, обаладет пониженной чувствительностью преобразования и нелинейной характеристикой вследствие того, что по сравнению с активным сопротивлением фаза тока в индуктивном сопротивлении сдвинута на 90 с в результате чего нарушается баланс фаз в управляемом измерительном ге нераторе и ухудшаются его характеристики.

Цель изобретения — повышение точности измерений и линейности характеристики преобразования механических перемещений катушки индуктивности параллельного С -контура в частоту.

Для достижения поставленной цели в управляемый измерительный генератор, содержащий усилитель, между выходом и управляющим входом которого включена цепь АРУ, разделительный конденсатор, один вывод которого подключен к выходу усилителя, а к другому выводу которого подключены первый вывод первого эталонного резис. тора, параллельный LC -контур и встречно-последовательно соединенные первая и вторая обмотки связи, выведены интегрирующая рС -цепь, выход которой подключен к сигнальному входу усилителя, и эталонный конденсатор, который включен между вторым выводом первого эталонного резистора и первым выводом дополнительно введенного второго эталонного резистора, второй вывод которого подключен к общей шине, причем первая и вторая-индуктивные обмотки связи включены между точкой соединения второго вывода разделительного конденсатора с первым эталонным резис. тором и общей шиной, а параллельный LC -контур включен между точкой соединения эталонного конденсатора с вторым эталонным резистором и входом интегрирующей ЯС -цепи, причем катушка индуктивности параллельного LC -контура выполнена в виде регулируемой катушки индуктивности.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема управляемого измерительного генератора.

Управляемый измерительный генератор содержит усилитель 1, параллельный 1„С -контур 2, состоящий из контурного конденсатора 3 и катушки 4 индуктивности, являющейся подвижным якорем индуктивного преоб" разователя, первую S и вторую 6 обмотки связи, которые являются статором индуктивного преобразователя, интегрирующую QC -цепь 7, состоящую из резистора 8 и конденсатора 9, разделительный конденсатор 10, первый эталонный резистор 11, второй эталонный резистор 12, эталонный конденсатор 13 и цепь АРУ 14, состоящую из разделительного 15 и фильтрующего 16 конденсаторов, выпрямительного диода 17, первого 18 и второго 19 резисторов.

1 i 09851

55

Устойчивая работа управляемого измерительного генератора наблюдается только при синусоидальной

Управляемый измерительный генератор работает следующим образом.

Усилитель 1, в качестве которого может быть использован операционный усилитель, охваченный пет- 5 лей положительной обратной связи, замкнутой через параллельный QP -контур 2, самовозбуждается на частоте, определяемой условием баланса фаз и амплитуд. Согласно этому условию частота самовозбуждения принимает такое значение, при котором фазовый сдвиг сигнала по замкнутому контуру, образованному усилителем и цепью обратной связи, равен 0 (или 360&). Полный сигнал обратной связи состоит из трех векторных сла" гаемых. Первое слагаемое представляет собой опорный сигнал на первом эталонном резисторе 11, сдвинутый по фазе в сторону опережения на угол около 45 благодаря емкостному сопротивлению эталонного конденсатора 13. Второе слагаемое представляет собой полезный управляющий сигнал на катушке 4 индуктивности индуктивного преобразователя, который имеет нулевой фазовый сдвиг и амплитуду, пропорциональную механическому смещению якоря от средней нулевой точки.

Третье слагаемое составляет падение напряжения на конденсаторе 9 интегрирующей RC -цепи 7 на сигнальном входе усилителя 1. Фаза этого 35 напряжения сдвинута в сторону отставания. При сложении трех векторов фаза результирующего вектора должна иметь нулевой сдвиг, а затухание по амплитуде должно ком- 40 пенсироваться соответствующим коэффициентом усиления усилителя 1.

Процесс установления нулевой фазы в управляемом измерительном генераторе происходит автоматически за счет перестройки по частоте до такой ее величины, при которой фазы первого и третьего векторов изменяются так, чтобы установилось требуемое равновесие. При этом точка равновесия по частоте определяется амплитудой выходного сигнала на катушке

4 индуктивности, которая зависит от механического смещения якоря индуктивного преобразователя ° форме выходного сигнала, т.е. при отсутствии ограничения амплитуды.

Такой режим работы поддерживается цепью АРУ 14 на уровне, при котором выполняется условие балансе амплитуд. Цепь АРУ 14 осуществляет выпрямление выходного сигнала выпрямительным диодом 17 и фильтрацию переменной составляющей цепочкой из первого резистора 18 и фильтрующего конденсатора 16. Выпрямленный ток подается в качестве сигнала отрицательной обратной связи на регулирующий вход усилителя 1. Отрицательная обратная связь по постоянному току осуществляет стабилизацию амплитуды выходного сигнала на заданном уровне и отсутствие ограничения амплитуды выходного сигнала.

Повышение чувствительности предлагаемого управляемого измерительного генератора достигается благодаря тому, что индуктивный преобразова- тель механических перемещений выполнен в виде дифференциального трансформатора, который имеет значительно большее относительное (в процентах,к диапазону) приращение выходного сигнала при одинаковом перемещении катушки 4 индуктивности. Это объясняется тем, что в исходном положении катушки 4 индуктивности ее выходное напряжение в рассматриваемом случае равно нулю благодаря встречно-последовательному включению первой S и второй 6 индуктивных обмоток связи и взаимной компенсации их магнитных полей в средней точке. Но уже при малом смещении от точки равновесия выходной сигнал резко возрастает.

Отсутствие в индуктивном преобразователе механических перемещений магнитопровода исключает возможную температурную нестабильность частоты управляемого измерительного генератора. Некоторое снижение чувствительности при этом компенсируется работой управляемого измерительйого генератора на более высокой частоте °

Таким образом, в предлагаемом устройстве значительно повьппается точность измерений и линейность характеристики преобразования механических перемещений. От аналогичных известных управляемых измери1109851

Составитель В. Гаврилов

Техред М,Ку ьма КорреКтор А. Тяско редактор С. Пекарь

Заказ 6098/39

Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4 тельных генераторов предлагаемое устройство отличается более низкой стоимостью (в 2-3 раза), высокой надежностью и технологичностью в производстве благодаря отсутствию элементов настройки.