Измерительный преобразователь с частотным выходом

Измерительный преобразователь с частотным выходом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение позволяет повысить чувствительность преобразователя. тор 5 и датчико Введение автогенератора 6, оптронов 3 и 4, смесителя 7, источника 2 напряжения и выполнение датчика в виде двух тензорезисторов 1 увеличивает крутизну преобразования .. Преобразователь, кроме хорошей линейности проходной функции, имее.т высокую чувствительность и может быть использован без дополнительных усилительных устройств. Чувствительность преобразователя может достигать порядка 10 - 10 Гц/Ом, что позволяет фиксировать весьма малые деформации. 7 Т Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ .

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„80„„1 220 5 (51) 4 G 01 D 5/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг. t

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3987163/24-21 (22) 04.11.85 (46) 07.07.87. Бюл. Р 25 (71) Ухтинский индустриальный институт (72) Б.А.Перминов и Е,Б.Голубев (53) 621.317 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1092364, кл. G 01 D 5/12, 1980. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

С ЧАСТОТНЫМ ВЫХОДОМ (57) Изобретение позволяет повысить чувствительность преобразователя.

Преобразователь содержит автогенера- . тор 5 и датчик. Введение автогенератора 6, оптронов 3 и 4, смесителя 7, источника 2 напряжения и выполнение датчика в виде двух тензорезисторов

1 увеличивает крутизну преобразования. Преобразователь, кроме хорошей линейности проходной функции, имеет высокую чувствительность и может быть использован без дополнительных усилительных устройств. Чувствительность преобразователя может достигать порядка 10 - 10 Гц/Ом, что позволяет фиксировать весьма малые деформации, 2 ил, U

Х вЂ” — — — — -- я

R +R + 1г (1)

1 13220

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к частотным преобразователям для тензодатчиков, и может быть использовано в измерительных системах. 5

Цель изобретения — повышение чув ствительности путем увеличения крутизны преобразования.

На фиг.1 приведена схема устройства; на фиг.2 — графики, поясняющие 10 работу устройства.

Устройство содержит тенэорезисторы 1, источник 2 напряжения, оптроны

3 и 4, автогенераторы 5 и 6 и смеситель 7. Первые выводы тензорезисторов 15

1 соединены с первым выводом источника 2 напряжения,, вторые их выводы через соответствующие лампы накаливания оптронов 3 и 4 соединены с вторым выводом источника 2 напряжения, первые 20 выводы фоторезисторов оптронов 3 и 4 соединены с общей шиной, а вторые— с частотозадающими цепями автогенераторов 5 и 6 соответственно,„ выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами смесителя 7, выход которого соединен с выходом устройства, На фиг,2 приведены зависимости 8—

10 частоты выходных сигналов автоге- 30 нераторов 5 и 6 и смесителя 7 соответственно от изменения сопротивлений ,тензорезисторов 1 дК.

Устройство работает следующим образом. 35

Значение тока ламп накаливания оптронов 3 и 4 определяется выражением где П вЂ” напряжение питания моста;

R — сопротивление нити лампы накаливания оптрона при задан- ном напряжении питания;

R — сопротивление тензорезистора 45 т в состоянии равновесия (при отсутствии деформации); дг - приращение сопротивления тензорезистора при наличии деформации. 50

Изменение сопротивления фоторезистора в зависимости от величины тока лампы накаливания оптрона определяется отношением

nД -„ R" -1

Г\

К, =К,е Ro e 0 (2) где К ;п — коэффициенты аппроксимации;

R=R,,+Р, 95 2

Известно, что частота автогенера- . тора RC-типа определяется непосредственно значением сопротивления времязадающей цепи, следовательно

Yl

f=K R =К К е" (3) где К„ — коэффициент пропорциональности.

Ela выходе смесителя 7 соответственно определяется разность частот автогенераторов 5 и 6 U (йе дг1 р(1 -or)

fp =f f =Кое" -KR e

nR n Р— gy -- or

=K„Rе (e0 -eU ) (4)

Для случая одинаковых параметров оптронов и автогенераторов устройст Р ва, обозначив К,К,е =К окончательно получим и tl — Д " -цor

Х =К(е — е ). (5)

При умножении и делении данного выражения на два, оно может быть преобразовано п и ехр(-дт)-ехр(- -дг)

U U и.

=2К

P — — — — — — - — -2К sh (- sir)

2 П т.е. данное выражение может быть сведено к гиперболическому синусу, При разложении в степенной ряд получим п п п дг пдву

f =2К sh(-дr)=-2К(-or+ — — + — — +...)=

И 3!U 5!И

2Кп д г дг 2Кп

=- — (a r+ — -+ — -+... ) = — — z r .

U 3! 5! U

Таким ооразом, изменение сопротивлений тензорезисторов 1 приводит к изменению сопротивлений фотореэисторов оптронов 3 и 4, а это, в свою очередь, приводит к изменению частот автогенераторов 5 и 6 и их разностной частоты. Выражение (5) определяет практически линейную зависимость, что доказано математически и .подтверждается практикой.

Предлагаемое устройство кроме хорошей линейности проходной функции имеет высокую чувствительность и может быть использовано без дополнительных усилительных устройств. Чувствительность преобразователя S =

dfp 5

= — — может достигать порядка 10

dr Гц

-10 вЂ, что позволяет фиксировать

Ом весьма малые деформации, Составитель В.Быков

Техред А.Кравчук Корректор А.Тяско

Редактор А.Сабо

Заказ 2853/36 Тираж 693 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,, 4

3 1322095 4

Ф о р м у л а и э î б р е т е н и я с первым выводом источника напряжения, вторые выводы тенэорезисторов

Измерительный преобразователь с через соответствующие лампы накаливачастотным выходом, содержащий авто- ния оптронов соединены со вторым выгенератор и датчик, о т л и ч а ю — g BopoM источника напряжения, первые вышийся тем, что, с целью повыше- воды фоторезисторов обоих оптронов сое" ния чувствительности путем увеличения динены с общей шиной, каждый из вторых— крутизны преобразования, в него вве- с частотозадающими цепями соответдены второй автогенератор, два оптро- ствующего автогенератора, выходы обона, смеситель и источник напряжения, 10 их автогенераторов соединены, соотпричем датчик выполнен из двух после- ветственно,.с первым и вторым входами довательно соединенных тензореэисто- смесителя, выход которого является ров, первые выводы которых соединены выходом преобразователя.