Способ линеаризации характеристик нелинейных датчиков и устройство для его осуществления

Способ линеаризации характеристик нелинейных датчиков и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к диэлькометрическим влагомерам. Цель изобретения - расширение области применения за счет линеаризации характеристик нелинейных емкостных датчиков с различными характеристиками. Поставленная цель достигается за счет введения операции преобразования выделенной разностной частоты в пропорциональную ей величину емкости и сложения ее с емкостью нелинейного емкостного датчика. Устройство , реализующее данный способ, содержит генератор 1 опорной частоты, генератор 2 импульсов, смеситель 3, калибратор 4 импульсов, емкостный датчик 5, преобразователь 6 частоты в напряжение, преобразователь 7 напряжения в емкость и сумматор 8. 2 с.п.ф-лы, 3 ил. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 06 G 7/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4748791/24 (22) 07.08.89 (46) 07.05.92. Бюл. ¹ 17 (71) Специальное конструкторское бюро по проектированию приборов и средств автоматизации (72) Т.А.Джишкариани и Л,В.Павлов (53) 681.3 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 864307, кл. G 06 J 1/00, 1981.

Основы построения автоматизированных систем контроля сложных объектов, /Под ред. П.И.Кузнецова. — M.: Энергия, 1969, с. 289, рис. 8 — 18. (54) СПОСОБ ЛИНЕАРИЗАЦИИ ХАРАКТЕРИСТИК НЕЛИНЕЙНЫХ ДАТЧИКОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ,, SU „, 1732359 А1 (57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к диэлькометрическим влагомерам. Цель изобретения— расширение области применения за счетлинеаризации характеристик нелинейных емкостных датчиков с различными характеристиками, Поставленная цель достигается за счет введения операции преобразования выделенной разностной частоты в пропорциональную ей величину емкости и сложения ее с емкостью нелинейного емкостного датчика. Устройство, реализующее данный способ, содержит генератор 1 опорной частоты, генератор 2 импульсов, смеситель 3, калибратор 4 импульсов, емкостный датчик 5, преобразователь 6 частоты sнапряжение,,преобразователь 7 напряжения в емкость и сумматор 8. 2 с,п.ф-лы, 3 ил.

1732359

Изобретение относится к измерительной технике, а. именно к диэлькометрическим влагомерам.

Известна схема линеаризации, содержащая опорный генератор, генератор импульсов, смеситель, калибратор, цифроаналоговый преобразователь, сумматор.

Недостатком этой схемы является невозможность линеаризации выходной характеристики емкостных датчиков с разными характеристиками.

Известно устройство для линеаризации функции, содержащее блок памяти, счетчик результатов, генератор импульсов, узел сравнения, цифроаналоговый преобразователь, формирователь опорного сигнала, блок разрешения записи, регистр, два сумматора и элемент задержки.

Недостатками этого устройства я вляются сложность и недостаточная точность, Целью изобретения является повышение точности и упрощение реализации способа, Поставленная цель достигается тем, что при осуществлении способа линеаризации характеристик нелинейных емкостных дат. чиков используют нелинейную положительную обратную связь, с помощью которой преобразуют частоту в емкость и суммированием на входе измерительного устройства емкости обратной связи с емкостью датчика получают линейную выходную характеристику измерительного устройства с датчи ком.

На фиг. 1 по казана устройство, с помощью которого осуществляется предлагаемый способ; на фиг. 2 и 3 — графики, поясняющие предлагаемый способ.

Устройство для линеаризации характеристик нелинейных емкостных датчиков состоит из генератора 1 опорной частоты, генератора 2 импульсов, смесителя 3, калибратора 4 импульсов, емкостного датчика

5, преобразователя 6 частоты в напряжение, преобразователя 7 напряжения в емкость и сумматора 8.

Выходы генераторов 1 и 2 соединены со смесителем 3, выход которого соединен с входом калибратора 4, с выхода которого образуется положительная обратная связь через преобразователь 6 частоты в напряжение и преобразователь 7 напряжения в емкость, выход которого соединен с вторым входом сумматора 8, датчик 5 соединен с первым входом сумматора, а выход сумматора — с генератором 2.

Линеаризация выходной характеристики осуществляется следующим образом.

При линейном увеличении входного параметра (емкости датчика 5) на выходе калибратора 4 частота последовательных импульсов увеличивается нелинейно (чувствительность измерительной схемы

К = уменьшается), на выходе преобраЛР зователя 6 частоты в напряжение формируется аналоговый сигнал, линейно зависящий от выходной частоты измерительного устройства. В результате подключения выхода пре10 образователя 7 напряжения в емкость к одному из входов сумматора 8 чувствительность - измерительного устройства увеЛР личивается по мере увеличения емкости

15 датчика 5. Преобразователь 6 частоты s напряжение и преобразователь 7 напряжения в емкость включены в положительную обратную связь.

На фиг. 2 показан график, характеризу20 ющий линеаризацию выходной характеристики. Изменению измеряемого параметра

Ь С на входе измерительного устройства без обратной связи соответствует изменение выходной частоты Ff).o.c. нелинейной за25 висимости.

Согласно предлагаемому способу линеаризации характеристик нелинейных емкостных датчиков выходная частота измерительного устройства через обратную связь

30 преобразуется в емкость с нелинейной зависимостью Л С<>.с, в результате выходная характеристика измерительного устройства преобразуется в F<.с.

Суммированием емкости обратной свя35 зи с емкостью датчика на выходе сумматора получаем линейную характеристику выходной частоты F>. от измеряемого параметра h,Ñ.

Пример. Для линеаризации нелиней40 ной выходной характеристики измерительного устройства с диэлькометрическим датчиком в одной системе координат строят: линеаризованную характеристику n = W (см. кривую 1 на фиг. 3), емкостную харак45 теристику без обратной связи n = F<(AC) (см. кривую 2 на фиг, 3), влажностную характеристику без обратной связи n = F2(W) (см. кривую 3 на фиг. 3), разности ординат последовательных точек Bi — А в виде отрезков ai переносят вверх от соответствующих точек с линеаризованной характеристики, конечные точки D перенесенных отрезков

ai соединяют в виде характерной кривой и получают оптимальную емкостную характе55 ристику (см. кривую 4 на фиг. 3), соответствующую линеаризованной шкале влагомера конкретного назначения, реализацию оптимальной емкостной характеристики измерительного устройства конкретного назначения

1732359

30 осуществляют подбором элементов обратной связи (блоки 6 и 7).

Эффективность предлагаемого способа линеаризации выходной характеристики нелинейных емкостных датчиков по сравнению с известным способом обусловлена сокращением работ по линеаризации шкалы измерительного устройства, уменьшением комплектующих элементов, повышением надежности и точности измерения.

Формула изобретения

1. Способ линеаризации характеристик нелинейных датчиков, основанный на выделении разностной частоты между частотой, пропорциональной выходной характеристике нелинейного датчика, и опорной час.тотой, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения за счет линеаризации характеристик нелинейных емкостных датчиков с различными характеристиками, выделенную разностную частоту преобразуют в прямо пропорциональ -;ую ей величину емкости, которую суммируют с емкостью нелинейного емкостного датчика.

2, Устройство для линеаризации харак5 теристик нелинейных датчиков, содержащее сумматор,. первый вход которого соединен с выходом нелинейного датчика, а выход подключен к управляющему входу генератора импульсов, соединенного выхо10 дом с первым входом смесителя, второй вход которого подключен к выходу генератора опорной частоты, а выход через калибратор импульсов подключен к входу преобразователя частоты в напряжение, о т л и15 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения за счет линеаризации характеристик нелинейных емкостных датчиков с различными характеристиками, в него введен преобразователь напряжения в емкость, 20 подключенный входом и выходом соответственно к выходу преобразователя частоты в напряжение и второму входу сумматора.

1732359

/О /Г YV%

50

Составитель Т,Джишкариани

Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий

Редактор И. Горная

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1584 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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