Нормирующий преобразователь с частотным выходным сигналом для датчиков дифференциального типа
НОРМИРУЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С ЧАСТОТНЫМ ВЫХОДНЫМ СИГНАЛОМ ДЛЯ ДАТЧИКОВ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ТИПА, содержащий двухчастотный автогенератор с двумя связываемыми с выходами дифференциального датчика перемещений пьеэорезонаторами, первый нэ которых электрически включен в схему автогенератора, и выходной LC-фильтр верхних частот, о т л и ч ающийся тем, что, с целью уменьшения температурной погрешности преобразования, второй пьезорезонатор выполнен акустически свя .занным с первым пьезорезонатором. 4 42 :О :л 00
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .
РЕСПУБЛИН
3(5g G 01 B 7/00, G 01 D 5/20 е
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО делАм изОБРетений и ОтнРытий
I(21) 3455681/25-28 (22) 21. 06. 82 (46) 30. 09, 83. Бюл. Р 36 (72) В.Я. Баржин, Ф. Ф. Колпаков, Е.А. Милькевич и В.Ф. Солодовник (71) Харьковский ордена Ленина авиационный институт им. H.E. Жуковского (53) 621. 317. 39: 531. 71 (088. 8) (56) 1. Новицкий П.В. и др. Цифровые приборы с частотными датчиками. Л.,("Энергия", 1970, с. 68с
2. Авторское свидетельство СССР
9. 623246 кл. Н 03 В 5/32, 1978 (прототип).
„.SU» 58 А (54 ) (57) НОРМИРУЮЩИЯ ПР ЕОБРАЭОВАТЕЛЬ, С ЧАСТОТНЫМ ВЫХОДНЫМ СИГНАЛОМ ДЛЯ
ДАТЧИКОВ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ТИПА, содержащий двухчастотный автогенератор с двумя связываемыми с выходами дифференциального датчика перемещений пьеэорезонаторами, первый иэ которых электрически включен в схему автогенератора, и выходной
ЬС-фильтр верхних частот, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью уменьшения температурной погрешности преобразования, второй пьеэорезонатор выполнен акустически свя. .эанным .с первым пьезорезонатором.
1044958
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для работы совместно с датчиками диффЕренциального типа, выходной сигнал которых определяется пассивным параметром электрической цепи, например величиной индуктивности или емкости.
Известны нормирующие преобразователи в частотный сигнал, содержащие два автогенератора с пьеэоре"зонаторами, соединяемыми с выхода ми датчика перемещений, смеситель и выходной LC-контур .)1) .
Недостатком преобразователей является функциональная сложность.
Наиболее близким к,предлагаемому по технической сущности является нормирующий преобразователь с частотным выходным сигналом для датчиков дифференциального типа,. содержащий двухчастотный автогенератор с двумя связываемыми с выходами дифференциального датчика перемещений пьезорезонаторамй, один из которых электрически включен к схему автогенератора, и выходной LC-фильтр верхних частот f2(.
Недостатком известного преобразователя является высокая температурная погрешность, обусловленная неидентичностью температурно-частотных характеристик пьезорезонаторов.
1! ель изобретен ия - уменьшение температурной погрешности преобразования
Постав, ленная цель достигается тем, ч то, в нормирующем преобра зователе с частотным выходным сигналом для датчиков дифференциального типа, содержащем двухчастотный автогенератор с двумя связываемыми с вы ходами дифференциального датчика перемещений пьезорезонаторами, один из которых электрически включен в схему автогенератора, и выходной
ЕС-фильтр верхних частот, второй пьезорезонатор выполнен акустически связанным с первым пьезорезонатором.
На чертеже приведена принципиальная схема преобразователя.
Преобразователь содержит двух- . частотный автогенератор 1, выполненный по трехточечной схеме с выбранными параметрами элементов схемы, обеспечивающими условие одновременной генерации на двух близких частотах. Первый пьезорезонатор 2 имеет электрод, подключенный к частотозадающей цепи автогенератора 1. Второй пьеэореэонатор 3 выполнен акустически связанным с пьеэорезонатором 2, например, за счет выполнения пьеэорезонаторов 2 и 3 на одном кристалле. Нагрузочный LC-фильтр 4 верхних частот, подключенный к выходу автогенератора 1, настроен на выделение сигналов с частотой, соот. ветстнующей заданному диапазону частот выходного сигнала преобразователя. Одновременные электроды пьезорезонаторов 2 и 3 электрически соединяются с выходами датчика дифференциального типа с пассивным выходом, в качестве которого может быть использован, например, индуктивный датчик 5 с выходами в виде соединенных между собой катушек индуктивности. Пьеэорезонаторы 2 и 3 выбираются с собственными резонансными частотами f<< и f ХО1 = f>. Вследствие наличия акустической связи между пьезорезонаторами, последние образуют колебатель ную систему с двумя резонансными частотами fee< и feQgi называемыми частотами связи и определяемыми величиной коэффициента связи К между пьезорезонаторами 2 и 3: о о fg ) fey и-"св < Наличие в частотозадающей цепи автогенератора 1 колебательной системы с двумя резонансными частотами fcg и f и нагрузочного LC-фильтра создает условия для одновременной генерации двух сигналов, частота которых зависит как or величины Х и fc <, так и от величины индуктивностей L обмоток дифференциальното датчика. Нормирующий преобразователь работает следующим образом. При равенстве величин индуктивности Е и L обмоток первичного дифференциального датчика 5 L = Lg= L<>, что соответствует нулевому положению контролируемого объекта, смеще45 ние частот h fg(Le) и h fg(Lo) высокочастотных сигналов относительно частот fc < и fey> одинаково. при этом частота f< выделяемого ЕС-фильтром 4 сигнала равна разности частот, 5О генерируемых автогенератором 1, т.е. в этом случае Изменение положения контролируемого объекта приводит к противоположному изменению индуктивностей выходов дифференциального датчика 5 на величину +hL. Это обуславливает сдвиг значений частот, генериру- емых автогенератором двух высокочастотных сигналов, в противоположных по частотной оси направлениях, так что h fg (1., +61.) = -h f g (L -д1.), а раэностная частота Ер сигнала на . 1044958 Составитель И. Кислицин Редактор Н. Стащишина Техред N.Tenep Корректор А. Повх Заказ 7532/37 Тираж 602 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 выходе преобразователя, выделяемая LC-фильтром, равна с учетом (1) и. (2) 2 р= св,+ ь|, 1Ь ьЬ) -гсвг а1 г("-ai) = 5 л — — )tЯь|(аь). .Й-K„ < 5 перемещений и соответствующее этому сигналу перемещение Х контролируемого объекта. Температурные вариации генериру- 15 емых частот, определяющие температурную погрешность преобразователя, зависят от стабильности параметров пьезорезонаторов 2 и 3, причем свойства связанной колебательной системы, образованной ими, таковы, что относительная температурная погрешность разностной частоты имеет тот же порядок, что и относительная погрешность собственных часто2 пьезореэонаторов, т.е. достаточно мала. Качественно это объясняется тем, что даже прн неидентичных температурно-частотных характеристиках пьезорезонаторов 2 и 3 температурные изменения частот связи колебательной системы взаимозависимы и приблизительно равны между собой, а следовательно, стабильность разностной частоты Е выше, чем в случае с несвязанными пьезорезонаторами, как в известном преобразователе. Таким образом, в предлагаемом преобразователе достигается уменьшение температурной погрешности характеристики преобразователя сигнала первичного дифференциального датчика любого типа (емкостного, индуктивного или резистивного) с пассивным выходом.
