Измерительный преобразователь неэлектрических величин с емкостным датчиком
Патент 1543351
Авторы
Классы МПК
Измерительный преобразователь неэлектрических величин с емкостным датчиком
Иллюстрации
Реферат
Изобретение касается измерения параметров электрических цепей и служит для повышения точности и быстродействия. Измерительный преобразователь неэлектрических величин с емкостным датчиком содержит дифференциальный конденсатор 4, предварительный усилитель 6 и синхронный детектор 8, причем средняя обкладка дифференциального конденсатора соединена входом предварительного усилителя. Цель достигается введением в преобразователь генератора синусоидального напряжения 1, линейного инвертора 2, двух сумматоров 4 и 5 и измерительного усилителя, при этом выход генератора синусоидального напряжения соединен с первым входом первого сумматора, со входом линейного инвертора и опорным входом синхронного детектора, выход линейного инвертора соединен с первым входом второго сумматора, выход первого сумматора соединен с первой крайней обкладкой дифференциального конденсатора, выход второго сумматора соединен со второй крайней обкладкой дифференциального конденсатора 4, выход предварительного усилителя 6 соединен со вторым входом первого сумматора, со вторым входом второго сумматора, со входом измерительного усилителя, выход измерительного усилителя соединен с сигнальным входом синхронного детектора, выход синхронного детектора является выходом устройства. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„„1543351
А1 (51) 5 G 01 R 27/26
Я, « i (1 1Ж и
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPCHOIVlY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦГЩЯЦ
ПРИ ГННТ СССР (21) 4348151/24-21 (22) 23 ° 12.87 (46) 15.02.90. Бюл. Р 6
I (7) ) Московский инструментальный завод "Калибр" (72) С.Л.Беседин и А,П.Иаранов (53) 621.3 17.3 (088.8) (56) Туричин А.М. и др. Электрические измерения неэлектрических величин. И.: Энергия, 1975, с. 296-297, рис. 12-11.
Патент США 3857092, кл. 324-61, 1974. (54) ИЗИЕРЙТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН С ЕИКОСТНЫМ
ДАТЧИКОМ (57) Изобретение касается измерения параметров электрических цепей и служит для повышения точности и быстродействия. Измерительный преобразователь неэлектрических величин с емкостным датчиком содержит дифференциальный конденсатор 4; предварительный усилитель 6 и синхронный детектор 8, причем средняя обкладка дифференциального конденсатора сое2 дине на с входом пре два ри тель но го усилителя. Цель достигается введением в преобразователь генератора синусоидального напряжения 1, линейного инвертора 2, двух сумматоров 4 и 5 и измерительного усилителя, при этом выход генератора синусоидального напряжения соединен с первым входом первого сумматора, с входом линейного инвертора и опорным входом синхроннога детектора, выход линейного инвертора соединен с первым входом второго сумматора, выход первого сумматора соединен с первой крайней обклад" кой дифференциального конденсатора, выход второго сумматора соединен с второй крайней обкладкой дифференциального конденсатора 4, выход пред варительного усилителя 6 соединен с вторым входом первого сумматора, с вторым входом второго сумматора, с входом измерительного усилителя, выход измерительного усилителя соединен с сигнальным входом синхронного детектора, выход синхронного детекто" ра является выходом устройства. 1 ил.
1543351
Изобретение относится к электроизмерительной технике, может использоваться для измерения различных неэлектрических величин (перемещения, угла и т,д.) и предназначено для
5 преобразования изменений коэффициента передачи дифференциального конденсатора под действием измеряемой величины в изменении постоянного напряже- 10 .ния.
Целью изобретения является повышение точности и быстродействия преобразования.
На чертеже изображена блок-схема из 5 мерительного преобразователя.
Преобразователь содержит генератор
1 синусоидального напряжения, линейный инвертор 2, первый сумматор 3, дифференциальный конденсатор 4, второй сум-2п матор 5, предварительный усилитель 6 ! измерительный усилитель 7 и синхронный детектор 8., при этом выход генератора 1 синусоидального напряжения соединен с первым входом первого суммато 25 ра 3, входом линейного инвертора 2 и опорным входом синхронного детектора
8, выход линейного инвертора 2 соединен с первым входом второго сумматора
5, выход первого сумматора 3 соединен gp с первой крайней обкладкой дифференциального конденсатора 4, выход второго сумматора 5 соединен с второй крайней обкладкой дифференциального конденсатора 4, средняя обкладка дифференци-З5 ального конденсатора 4 соединена с входом предварительного усилителя 6, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора 3, вторым входом второго сумматора 5 и входом из- 4р мерительного усилителя 7, выход которого соединен с сигнальным входом синхронного детектора 8, выход которого является выходом устройства, Преобразователь работает следующим 45 образом.
На крайние обкладки дифференциального конденсатора 4 подаются противофазные напряжения: на первую крайнюю обкладку с генератора 1 синусоидального напряжения через сумматор 3, а на вторую крайнюю обкладку через линейный инвертор 2 и сумматор 5. Ка средней обкладке дифференциального конденсатора 4 появляется некоторое синусоидальное напряжение, фаза которого определяется направлением разбаланса дифференциального конденсатора. Это напряжение прикладывается к входу инвертирующего предварительного усилителя 6, охваченного двумя цепями отрицательной обратной связи: первой цепью через первый сумматор 3 и верхнюю половину дифференциального конденсатора 4, второй цепью через второй сумматор 5 и нижнюю половину дифференциального конденсатора 4. Благодаря высокому коэффициенту усиления предварительного усилителя 6 на его входе устанавливается напряжение, близкое к нулю, за счет того, что выходное напряжение предварительного усилителя
6 с помощью, сумматоров 3 и 5 увеличивает напряжение на половине дифференциального конденсатора 4 с меньшей
1 емкостью и уменьшает напряжение на половине дифференциального конденсатора
4 с большей емкостью. Выходное напряг жение предварительного усилителя 6 при этом определяется выражением
С< -С где - ---- - коэффициент передачи неС, +С нагруженного дифференциального конденсатора, за" питанного равными противоФазными напряжениями;
U — амплитуда напряжения на
ng выходе предварительного усилителя 6;
U — амплитуда выходного напряжения генератора 1 синусоидального напряжения;
С - емкость между первой крайней и средней обкладками дифференциального конденсатора 4;
С. - емкость между второй крайЯ ней и средней обкладками дифференциального конденсатора 4.
Таким образом получается переменное синусоидальное напряжение, пропорциональное коэффициенту передачи дифФеренциального конденсатора 4, причем это напряжение с малой постоянной времени отслеживает изменения коэффициента передачи дифференциального конденсатора 4, так как цепи обратной связи предварительного усилителя 6 не содержат инерционных звеньев.
Для измерения малых неэлектрических величин (перемещений, углов и т.д.) переменное напряжение с предваС4-С
U =К К ° U ° — —-вых сД г
15 где К„
Ю
U г
1 коэффициент усиления измерительного усилителя 7; коэффициент преобразования синхронного детектора 8; амплитуда генератора 1 синусоидального напряжения; емкость между первой крайней и средней обкладками дифференциального конденсатора 4; емкость между второй крайней и средней обкладками дифференциального конденсатора 4;
30 коэффициент передачи ненагруженного дифференциального конденсатора, запитанного равными протифазными напряжениями.
Составитель В.Стукан
Редактор А.Лежнина Техред .А.Кравчук. Корректор М.Самборская
Заказ 398
Подписное
Тираж 550
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5!
Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Гагарина, 101
5 15433 рительного усилителя Ь усиливается измерительным усилителем 7 переменного тока, что исключает влияние дрейфа напряжения смещения на выходное напряжение измерительного преобразовате5 ля. Выходное переменное напряжение измерительного усилителя 7 линейно детектируется синхронным детектором 8 и полученное постоянное напряжение 10 является выходным сигналом измерительного преобразователя. Это напряжение определяется выражением
51 6 формула изобретения
Измерительный преобразователь неэлектрических величин с емкостным датчиком, содержащий дифференциальный конденсатор, предварительный усилитель и синхронный детектор„ причем средняя обкладка дифференциального конденсатора соединена с входом предварительного усилителя, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повы- . шения точности и быстродействия преобразования, в него введены генератор оинусоидального напряжения, линейный инвертор, два сумматора и измерительный усилитель, при этом выход генератора синусоидального напряжения соединен с первым входом nepaoro сумматора, входом линейного инвертора, опорным входом синхронного детектора, выход линейного инвертора соединен с первым входом второго сумматора, выход первого сумматора соединен с первой крайней обкладкой дифференциального конденсатора, выход второго сумматора соединен с второй крайней обкладкой дифференциального кочденсатора, выход предварительного усилителя соединен с вторым входом первого сумматора, вторым входом второго сумматора, входом измерительного усилителя, выход измерительного усилителя соединен с сигнальным входом синхронного детектора, выход синхронного де тектора является выходом преобразователя.