Дифференциальный автогенераторный датчик

Дифференциальный автогенераторный датчик

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: радиоизмерительная техника, датчики температуры, давления, ускорения. Сущность изобретения: дифференциальный автогенераторный датчик содержит первый автогенератор, выполненный в виде активной части и цепи обратной связи, которая содержит чувствительный к измеряемому воздействию элемент, второй автогенератор,-выполненный в виде активной части и цепи положительной обратной связи, вычислитель сигналов, каждая из активных частей содержит фотоприемник, модулятор и источник светового излучения, в цепь положительной обратной связи введены первый, второй волоконно-оптические световоды, чувствительный к измеряемому воздействию элемент содержит сенсорный волоконно-оптический световод, в цепь положительной обратной связи введен третий волоконно-оптический световод, каждый из волоконно-оптических СЕетоводов выполнен в видедвухжильного волоконно-оптического кабеля, а вычитатель сигналов выполнен в виде блока вычитания периодов сигналов, что позволяет повысить уровень компенсации помехи и приводит к повышению точности измерения. 1 ил. ел G

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s Н 03 В 5/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

0д

QQ c V

6д (21) 4915439/09 (22) 28,02,91 (46) 30.08.93. Бюл. bh 32 (71) Московский энергетический институт (72) В.И. Огурцов, А.А. Дворников, И,B. Кузнецов и В,В. Григорьянц (73) Московский энергетический институт (56) Малов В. В. Пьеэорезонансные датчики, М.; Знергоатомиздрт, 1989, с. 107. (54) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ АВТОГЕНЕРАТОРНЫЙ ДАТЧИК (57) Использование; радиоиэмерительная техника, датчики температуры, давления, ускорения, Сущность изобретения: дифференциальный автогенераторный датчик содержит первый автогенератор, выполненный в виде активной части и цепи обратной связи, которая содержит чувствительный к измеряемому воздействию элемент, второй

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиоизмерительной технике, в датчиках температуры, давления, ускорения и т.д.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

На чертеже представлена структурная электрическая схема дифференциального автогенераторного датчика.

Дифференциальный автогенераторный датчик содержит первый автогенератор 1, выполненный в виде активной части 2 с цепью положительной обратной связи 3, которая содержит чувствительный к измеряемому воздействию элемент 4, второй автогенератор 5, выполненный в виде активной части 6 с цепью положительной обратной связи 7, вычислитель сигналов.8, выполненный в виде блока вычитания пери„„. Ж„„1838873 АЗ автогенератор,-выполненный в виде активной части и цепи положительной обратной связи, вычислитель сигналов, каждая из активных частей содержит фотоприемник, модулятор и источник светового излучения, в цепь положительной обратной связи введены первый, второй волоконно-оптические световоды, чувствительный к измеряемому воздействию элемент содержит сенсорный волоконно-оптический световод, в цепь положительной обратной связи введен третий волоконно-оптический световод, каждый из волоконно-оптических сгетоводов выполнен в виде двухжильного волоконно-оптического кабеля, а вычитатель сигналов выполнен в виде блока вычитания периодов сигналов, что позволяет повысить уровень компенсации помехи и приводит к повышению точности измерения. 1 ил. адов сигналов, при этом активная часть 2 (активная часть 6) выполнены в виде соответствующих последовательно соединенных фотоприемника 9> (92), модулятора 101 (102) и источника светового излучения 111 (11р), в цепь положительн и обратной связи

3 введены первый волоконно-оптический световод 12, второй волоконно-оптический световод 13, чувствительный к измеряемому воздействию элемент 4 содержит сенсорный отрезок волоконно-оптического световода 14, включенный между первым волоконно-оптическим световодом 12 и вторым волоконно-оптическим световодом 13, в цепь положительной обратной связи 7 введен третий волоконно-оптический световод

15, первый 12 второй 13 и третий 15 волоконно-оптические световоды выполнены в виде двухжильного волоконно-оптического кабеля 16.

1838873

30 (2) |21 — az Tnc3/Tnc7 - О. (6) +a1 Ьt+Phe)) (3) Дифференциальный автогенераторный датчик работает следующим образом.

Первый автогенератор 1 генерирует колебание с частотой в1,. зависящей от величины измеряемого воздействия е и внешнего дестабилизирующего фактора, например температуры t, на которой справедливо уравнение баланса фаз р cr1 = ДЪч2 (t, C01 ) + p псз (М1 1Е ) =

Второй автогенератор Ь генерирует колебание с частотой с62, зависящей только от внешнего дестабилизирующего фактора,. например температуры t, на которой справедливо уравнение баланса фаз р д =Ср,uá(t, Са)+рпс7 ..(а 2,Е) =

В ураВНЕНИяХ (1), (2) р <1 И rpar5 — фаэО- вые характеристики первого 1 и второго 5 автогенераторов, равные двигу фазы при прохождении гармонического сигнала с частотой си1 и в2 по кольцу со входа соответствующей активной части на ее выход и далее по соответствующей цепи положительной обратной связи снова на ее вход, 6Ъ 2(1, а1) и paq6(t, cd) — набег фазы в активной части первого 2 и второго 6 автогенераТОРОВ, РпсЗ(1, В1, Е) И Р,с7(аа, Е) — НабЕГИ фаЗЫ в цепях положительной обратной связи первого 3 M второго 7 автогенераторов; п = О, + 1

2, |- 3..., m = О, |- 1, 2, |- 3... — номер моды колебаний автогенераторов.

Эти колебания с выходов автогенаратора 1 и автогенератора 5 поступают на соответствующМЬ входы вычитателя сигналов 8, выполненного в виде блока вычитания периодов сигналов, на выходе которого изменение сигнала датчика, вызванные влиянием внешнего мешающего фактора, например уходом температуры, полностью компенсируются. В случае линейных фазовых характеристик автогенераторов, что справедливо при реализации цепей положительной обратной связи в виде линий задержки на основе волокнисто-оптических сведоводов, можно записать

М = (2 т П вЂ” фач2)/(Тпсз(1 +

О|2 (2 Л П| — р 6)/(Tnc7(1 + g2 Л t)), (4)

ГдЕ Тпсэ И Тпс7 — КрутИЗНЫ фаЗОЧаСтОтНЫХ характеристик соответствующих цепей положительной обратной связи при номинальной температуре to и номинальном внешнем воздействии ео, а1 и az — температурные. коэффициенты задержек цепей положительной обратной связи 3 и 7,Р- коэффициент влияния внешнего воздействия на задержку Тпсз цепи положительной обратной связи 3, Л t = t — to, Л е - t — ео.

На выходе вычитателя сигналов 8, выполненного в виде блока вычитания периодов сигналов, при модах колебаний автогенераторов и| = ll и рч2 = pau6, получим е õ -(2 Met — 2 л щг) = Кп((Т„з — Тп,7) +

+ Тпсз(|21 — |22Тпсз/Тпс7) Ь1+ Тпсзф Ье), (5) где Kn — коэффициент пропорциональности, Тпсз = Т12 + Т13 + Т14, Тпс7 = Т15; Т12, Т1З, T15 — задержки сигнала в первом 12, втором

13 и третьем 15 волоконно-оптическом световодах, T14 — задержка сигнала в сенсорном участке волоконно-оптического световода 14.

Из выражения (5) следует, что влияние помехи, например температуры, на выходной сигнал дифференциального автогенераторного датчика полностью отсутствует, что означает повышение точности измерений, если.

Последнее легко обеспечить, если сдеПатЬ Тпсэ = Tnc7, ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ СВЕтоводы выполнить из одного материала и . добиться их работы в одинаковых условиях для внешней помехи, например температуры, что как раз и достигается при выполнении первого 12, второго 13 и третьего 16 волоконно-оптических световодов в виде двухжильного волоконно-оптического кабеля 16.

Достижение цели изобретения — повншение точности измерений по отношению к прототипу достигается за счет выполнения вычислителя 8 в виде блока вычитания вериг одов сигналов, что позволяет повысить уровень компенсации помехи.

Последнее следует из сравнения оценок уровней компенсации помехи в заявляемом устройстве(выражение(5)) идля случаядифференциального датчика с вычитателем сигналов 8, выполненного в виде блока формирования. сигнала, пропорционального разности их частот, которая для последнего имеет вид евых (Й|1 оФ) I4 +

1838873 псзЯЛв

+ 2Й (6) что при тех же параметрах датчика Tgq3 =

-1„с7, а1- а2 дает еаьи (7) т4. не нулевую величину, при не равном нулю измеряемом внешнем воздействии.

Формула изобретения

Дифференциальный автогенераторный датчик, содержащий первый и второй авто.генераторы, каждый из которых выполнен в в де активной части и цепи положительной о ратной связи, вычислитель сигналов, при этом цепь положительной обратной связи первого автогенератора содержит чувствите льный к измеряемому воздействию элемент, а выход первого и второго автогенЕраторов подключены к соответствующим

4 входам вычитателя сигналов, выход которого является выходом дифференциального автогенераторного датчика, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения

5 точности измерения, активная часть каждого из автогенераторов выполнена в виде последовательно соединенных фотоприемника, модулятора и источника светового излучения, в цепь положительной обратной

10 связи первого автогенератора введены первый и второй волоконно-оптические световоды, цепь положительной обратной связи второго автогенератора содержит третий . волоконно-оптический световод, чувстви15 тельный к измеряемому воздействию элемент содержит сенсорный отрезок волоконно-оптического световода, который включен между первым и вторым волоконно-оптическимй световодами, при этом пер20 вый, второй и третий волоконно-оптические световоды выполнены каждый в виде двужильного волоконно-оптического кабеля, а вычитатель сигналов выполнен в виде блока вычитания периодов сигналов.