Мостовая схема измерительного преобразователя емкости

 

МОСТОВАЯ СХЕМА ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЕМКОСТИ, содержащая симметричный емкостный мост, источник пер@и1еннрго напряжения,один вывод которого соединен с первой вершин.ой диагонали питания симметричного емкостного моста, отличаю . щ а я с я тем, что, с целью повышениячувствительности и расширения функциональных возможностей, последовательно с источником переменного напряжения включены катушка индуктивности и резистор, причем второй вывод резистора соединен с второй вершиной диагонали питания симметричного емкостного моста.

СОЮЗ COBETGHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ()9) (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

bpr....

" ".- ) О,--;.

Г ;j

- -""с,) «« .«Л

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

I (21) 3473940/18-21. (22) 16.07.82 (46) 23.10.83. Бюл. 9 39 (72) В.Ф. Увакин и С.В. Блохин (71) Саратовский ордена .Трудового

Красного Знамени политехнический институт (53) 621.317.733(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 796762, кл. G 01 R 17/10, 1981.

2. Трансформаторные измерительные мосты. Под ред. К.Б. Карандеева. М., . Энергия, 1970, с..244-247 . (54) (57) МОСТОВАЯ СХЕМА ИЗМЕРИТЕЛЬ-

НОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЕМКОСТИ, содержашая симметричный емкостный мост, источник переменного напряжения, один вывод которого соединен с первой вершиной диагонали питания симметричного емкостного моста, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения чувствительности и расширения функциональных возможностей, последовательно с источником переменного напряжения включены катушка индуктивности и резистор, причем второй вывод резистора соединен с второй вершиной диагонали питания снмметричногo емкостного моста.

1049817

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для преобразования емкости датчика в электрический сигнал.

Известна мостовая диодная схема измерительного преобразователя емкости, содержащая генератор переменного напряжения, конденсатор связи, подключенные параллельно им через встречно включенные диоды две зарядно-задающие цепочки, по крайней ме- )О ре, одна из которых содержит .конденсатор, параллельно которому подключен ключевой элемент, например, МОПтранзистор, управляющий электрод которого соединен с общей точкой дио.(5 дов, причем характеристика управления-ключа такова, что полярность напряжения, являющаяся открывающей для ключа, является запирающей для последовательно соединенного с ним диода и наоборот fl) .

Недостатками устройства являются малая крутизна статической характеристики и низкая точность, обусловленная нестабильностью емкостей переходов транзисторов и диодов.

Наиболее близкой к изобретению является мостовая схема, содержащая симметричный емкостный мост переменного тока, источник переменного напряжения, один вывод которого соеди- З0 нен с первой вершиной диагонали питания симметричного емкостного моста (2J .

Недостатками известного устройства являются нелинейность и малая 35 ,крутизна статической характеристики.

Цель изобретения — повышение чув1ствительности и расширение функцио-, нальных воэможностей.

Поставленная цель достигается 40 тем, что в мостовую схему измерительного преобразователя емкости, содержащую симметричный емкостный мост, источник переменного напряжения, один вывод которого соединен с пер- 45 вой вершиной диагонали питания симметричного емкостного моста, последовательно с источником переменного напряжения включены катушка индуктивности и резистор, причем второй вывод резистора соединен с второй 50 вершиной диагонали питания симметричного емкостного моста.

На фиг.1 изображена мостовая схема измерительного преобразователя емкости; на фиг.2 — зависимости 55 относительной величины напряжения на симметричном емкостном мостув"р и коэффициента нелинейности статической характеристики мостовой схемы измерительного преобразователя ем- 60 кости К от относительного приращения емкости датчика О Cg.

Мостовая, схема измерительного преобразователя емкости содержит источник 1 переменного напряжения, ка- 65 тушку 2 индуктивности (Ь)r Ре3НсТоР

3 ($), симметричный емкостный мост

4, в плечи которого включены датчик

8 (Cq) и конденсаторы б — 8 (С .,С4, С4), клеммы 9 и 10.

Индуктивность L катушки 2 индуктивности выбрана из условия

Х = (.= .(093 0,94) („) ( Ойдо где 4) — угловая частота;

С вЂ” начальное значение эквивачо .лентной емкости моста по отношению к питающей цепи.

Сопротивление ((резистора 3 выб рано из условия получения добротности.резонансного контура () = 10,5-12,0.

Индуктивность L катушки 2 индуктивности линейная и при больших угловых частотах(d может содержать латунный сердечник для точной начальной настройки резонансного контура по уравнению (1). Параллельно конденсатору

7 или 8 подключается подстроечный конденсатор с высокой разрешающей способностью для точной начальной балансировки моста (на фиг.1 показан пунктиром) ., Мостовая схема измерительного преобразователя емкости работает следующим образом.

Источник 1 переменного напряжения (7) создает ток в цепи и на выходе симметричного емкостного моста появляется переменное напряжение V gb,< частоты у, которое зависит от .величины разбаланса симметричного емкостного моста.

Для сбалансированного симметричного емкостного моста.выходнбе напряжение равно нулю. Изменение емкости в одном или двух плечах симметричного емкостного моста приводит к появлению выходного напряжения Veb(x которое является функцией приращения емкостей, параметров C, G, C4, L,Й I и напряжения питания V

Нелинейность статической характе" ристики известного симметричного емкостного.моста компенсируется нелинейной зависимостью напряжения на питающей диагонали симметричного емкостного.моста при изменении его эквивалентной емкости Ср, причем используется возрастающий участок зависимости V| (Си) в последовательном колебательном контуре.

t.

Расчеты и эксперимент показывают, что при соотношениях Х),=(0,93—

0,94) X „,è Q=--10,5 — 12,0 коэффициент нелийейности напряжения небаланса симметричного емкостного моста аС не превышает 1,4Ъ в диапазоне относительного приращения емкости датчиКа ñ--(0 — 27%). Большие значения добротности соответствуют большим значениям тангенса угла диэлектрических потерь емкостного датчика.

1049817

Составитель. В. Семенчук

Редактор Н. Бобкова Техред Т.Маточка Корректор О. 1. игор

Ъ ) Заказ 8408/41 Тираж 710, Подписное

ВНИИПИ Государственного комнтета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Для того же диапазона 8 (фиг.2) приведена зависимость относительного приращения напряжения S V@ на симметричном емкостном мосте от 3 С .

Использование схемы последовательного резонанса напряжений с симметричным емкостным мостом с добротностью 9 =10,5 — 12,0 и выбор

,соотношения Х g = (0,93 - 0,94) Х ш

- позволяет в 10 раз повысить крутизну преобразования и в 3 — 5 раз расширить линейный участок статической характеристики измерительного преобразователя емкости.

В результате повышается чувствительность и расширяется диапазон измеряемых приращений емкости датчика, что значительно улучшает. метрологические характеристики и увеличивает сферу. применения преобразовате" ля в измерительных устройствах.