Струнный электростатический измерительный преобразователь

 

Изобретение может быть использовано для построения многоканальных высокотемпературных преобразователей давления, силы в частоту. Цель изобретения - повышение надежности измерений . Устройство содержит струны 1-3, возбуждающие электроды 4-6, коммутатор 7, генератор 9, блок 10 преобразования высокой частоты, вычитающий блок 11, реверсивный счетчик 12, детектор 13 и усилитель 14 низкой частоты. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет осуществить стабилизацию автоколебаний струн 1-3. 1 ил. I (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3961073/24-10 (22) 27.09.85 (46) 30.04.87. Бюл. N - 16 (72) И.И. Холкин, Н,А. Жилин, В.С. Новичков, M.Н. Левин и Д.П. Прунов (53) 531.781(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 777390, кл. G 01 Ь 1/10, 1980.

Авторское свидетельство СССР

N - 410268, кл. G 01 L 1/10, 1974. (54) СТРУННЫЙ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ИЗNEPHTEJIbHbIA ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение может быть использовано для построения многоканальных высокотемпературных преобразователей давления, силы в частоту. Цель изобретения — повышение надежности измерений. Устройство содержит струны

1-3, возбуждающие электроды 4-6, коммутатор 7, генератор 9, блок 10 преобразования высокой частоты, вычитающий блок 11, реверсивный счетчик

12, детектор 13 и усилитель 14 низкой частоты. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет осущест- Я вить стабилизацию автоколебаний струн

1-3. 1 ил.

1307248

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь- в зовано для построения многоканальных м высокотемпературных преобразователей т давления, силы в частоту. 5 п

Цель изобретения — повышение на- с дежности измерений за счет стабилиза- и ции автоколебаний струны, б На чертеже приведена схема струн- х ного электростатического преобразова- 1О теля. Т

Устройство состоит из струн 1-3, в механически связанных с исследуемым объектом, возбуждающих электродов 4- а

6, соединенных через коммутатор 7 и конденсатор 8 с частотозадающим кон- Т туром высокочастотного генератора 9, ч выход которого через блок 10 преобразования высокой частоты и вычитающий блок 11 соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика 12 и входом частотного детектора 13, выход которого через усилитель 14 низкой частоты и резистор 15 соединен с конденсатором 8 и коммутатором 7 °

Выходы реверсивного счетчика 12 соединены с соответствующими управляющими входами двоичного умножителя

16, основной выход которого через вычитающий блок 11 и элемент 2 ИЛИ

17 соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика 121 а второй выход двоичного умножителя 16 через элемент задержки 18 подключен к второму входу элемента 2 ИЛИ 17. Частот- З5 ный вход двоичного умножителя 16 соединен с источником опорного сигнала и вторым входом блока 10 преобразования высокой частоты.

Устройство работает следующим об- 4О разом. где

Под действием измеряемой силы или давления изменяется резонансная частота струн 1-3. При подключении ком- 45 мутатора 7 к одному из электродов

4-6 изменения емкости между колеблющейся струной 1 и электродом 4 через разделительный конденсатор 8 воздей" ствук на частотозадающий контур вы- 50 сокочастотного генератора 9, что приводит к частотной модуляции сигнала

f+(t) на выходе генератора 9.

Сигнал fq (t) подается через блок

10 преобразования высокой частоты и вычитающий блок 11 на суммирующий вход реверсивного счетчика 12 и частотный детектор 13.

При включении устройства или при оздействии сильных помех счетчик 12 ожет находиться в произвольном сос- оянии (число Н(С) в счетчике имеет роизвольное значение) и значение игнала f (t) на основном выходе дво< чного умножителя может оказаться ольше значение сигнала fz(t) на выоде генератора 9 высокой частоты

f4,(t) f л(е) (1) огда сигнал на положительном выходе

ычитающего блока

fe(t)=0s (2) на его отрицательном выходе

f (С) Е,(с)-f (t), (3.) екущее значение числа m(t) в счетике определяется выражением

4 х (") () ог ) ") (1

n — - число разрядов счетчика;

Ео () сигHcLTI Ha nep вом выходе дво" ичного умножителя;

f ö " опорный сигнал;

f — сигнал на втором ог выходе двоичного умножителя.

Переписав (4) в операторной форме и разрешив относительно f<(P), получаем

1+РТ (Ех(Р) Еог (Р) или, перейдя к оригиналу для установившегося режима с учетом (1), Е «)=fî+Е,1 А(ос) "" (.t+q) 4,)(6) где

А(ос) = 1 М = are tg Q T;

1+(и,т) (с 2"f T=2 fa

В данном преобразователе Т должно выбираться из условия

Ю Т -1. (7)

Тогда можно записать

f T (t) Åî Еог (8)

Учитывая, что величина промежуточной частоты f выбирается значительно больше частоты девиации f (f »Е ), можно заключить, что независимо от начального состояния М(о) счетчика, спустя время установления, частота

f4(t) на выходе двоичного умножителя всегда меньше частоты f„(t) на выходе генератора 9.

f (P)=f (P) — + — (11)

f 02 (P)

1+PT 1+РТ или для установившегося режима записываем 2 ) = о2 + Д А< ("с) "-п(Р+()) < с

-(1+(йХ) где (13) 20

9 =агс tg (,) Т (14)

Составитель В. Федоров

Редактор Т. Парфенова Техред И.Попович Корректор А. Обручар

Заказ 1619/38 Тираж 777 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

3 13072

Сигнал на положительном выходе вычитающего блока х() fã(")) а на его отрицательном выходе

fэ,(t -) =o .. (10)

Текущее значение числа N(t) в счетчике в этом режиме также определяется выражением (4). Перейдя к операторной форме и разрешив (4) относительно

Е1(Р), получаем f0

При выполнении условия (7)

A,(û,)-1 (- 0 (15) о

С учетом (15) выражение (12) принима-, ет вид 30 ()о + я sin (u,(.); (16)

Из (16) видно, что постоянная составляющая сигнала на входе частотного детектора 13 является постоянной ве- 35 личиной. Она не зависит от несущей частоты 1, сигнала f«() генератора

9 а определяется величиной и

48 4

Формула изобретения

Струнный электростатический измерительный преобразователь, содержащий струны и изолированные от них электроды, через коммутатор и конден, сатор соединенные с частотозадающим контуром генератора высокой частоты, частотный детектор, соединенный через усилитель низкой частоты и резистор с коммутатором, о т л и ч а ю щ и и †. с я тем, что, с целью повышения надежности измерений за счет стабилизации автоколебаний струны, в него введены последовательно соединенные блок преобразования высокой частоты, вычитающий блок, реверсивный счетчик,,двоичный умножитель, элемент задержки, элемент 2 ИЛИ, а также источник опорного сигнала, причем выход генератора высокой частоты соединен с входом блока преобразования высокой частоты, к второму входу которого подключен источник опорного сигнала, соединенный с частотным входом двоичного умножителя, выход блока преобразования высокой частоты соединен с первым входом вычитающего блока, второй вход которого соединен с первым выходом двоичного умножителя, (первый выход вычитающего блока соединен с входом частотного детектора и суммирующим входом реверсивного счетчика, второй выход через первый вход элемента 2ИЛИ вЂ” с вычитающим входом реверсивного счетчика, а второй выход двоичного умножителя через элемент задержки подключен к второму входу элемента 2ИЛИ.