Фазогенераторный измерительный преобразователь

 

Изобретение может быть использовано для преобразования измеряемого физического параметра в электрический сигнал. Цель изобретения - повышение точности преобразования и расширение динамического диапазона преобразуемых величин. Преобразователь содержит датчик 1, управляемый генератор 2, блок 3 измерения фазы и опорный генератор 4. Введение смесителей 6 и 8, синхронизируемого генератора 7, регистратора 5 и блока 9 выделения сигнала разностной частоты обеспечивает взаимную синхронизацию управляемого и синхронизируемого генераторов 2 и 7 на комбинационных частотах. 3 ил. е сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1368637 А 1 (gg 4 G 01 D 5/243

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (57) Изобретение может быть использовано для преобразования измеряемого физического параметра в электрический сигнал. Цель изобретения — повышение точности преобразования и расширение динамического диапазона преобразуемых величин. Преобразователь содержит датчик 1, управляемый генератор 2, блок 3 измерения фазы и опорный генератор 4. Введение смесителей 6 и 8, синхронизируемого генератора 7, регистратора 5 и блока 9 выделения сигнала разностной частоты обеспечивает взаимную синхронизацию управляемого и синхронизируемого генераторов 2 и 7 на комбинационных частотах. 3 ил. 9 (21) 4088588/24-21 (22) 11 .07 . 86 (46) 23.01.88. Бюл ° 11 3 (71) Тольяттинский политехнический институт (72) В.К.Иакурский и С.Д.Новиков (53) 531 ° 74 (088.8) (56) Болознев В.В ° Функциональные преобразователи на основе связанных генераторов. - М.: Радио и связь, 1982, с. 56.

Авторское свидетельство СССР

11 523279, кл. С 01 D 5/243, 1974. (54) ФАЗОГЕНЕРАТОРНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1368637

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для преобразования измеряемого физического параметра в электрический сигнал.

Целью изобретения является повышение точности преобразования и расширение динамического диапазона преобразуемой величины эа счет взаимной 1р синхронизации управляемого и синхронизируемого генераторов на комбинационных частотах.

На фиг.1.изображена структурная схема фазогенераторного измеритель- 1 ного преобразователя, на фиг.2 — фазочастотные характеристики генераторов преобразователя при двух значениях параметра датчика; на фиг.3— фазочастотные характеристики генера- 2р торов преобразователя при двух значениях температуры окружающей среды.

Преобразователь содержит датчик 1, управляемый генератор 2, блок З.измерения фазы, опорный генератор 4, ре- 25 гистратор 5, первый смеситель б,синх— ронизируемый генератор 7, второй смеситель 8 и блок 9 выделения сигнала разностной частоты, причем выход датчика 1 соединен с управляющим входом ЗО управляемого генератора 2, синхронизирующий вход которого соединен с выходом второго смесителя 8, а выход— с первым входом первого смесителя 6, выход которого соединен с входом синхронизируемого генератора 7, выход которого соединен с первыми входами второго смесителя 8 и блока 9 выделения сигнала разностной частоты, второй вход которогс соединен с выхо- 40 дом управляемого генератора 2, а вы— ход — с первым входом блока 3 измерения фазы, выход которого соединен с входом регистратора 5, выход опорного генератора 4 соединен с вторыми 4 входами первого 6 и второго 8 смеси— телей и блока 3 измерения фазы.

На фиг.2 показаны: зависимость

q (И) фазового сдвига между выходным сигналом синхронизируемого генерато- у> ра 7 и .синхронизирующим сигналом от частоты синхронизирующего сигнала— кривая 10, зависимость q, (u) фазового сдвига между выходным сигналом управляемого генератора 2 и синхронизирующим сигналом от частоты синхронизирующего сигнала — кривая 11, зависимость с,(ц) фазового сдвига между ,выходным сигналом управляемого гене » + î 2о (2) ратора 2 и синхронизирующим сигналом от частоты синхронизирующего сигнала, при измененном значении параметра датчика 1 — кривая 12.

На фиг.3 показаны зависимости

q,(u) и gz(о) — (кривые 13 и 14),снятые при двух значениях температуры окружающей среды, и зависимости q (Я) и q» (a) (кривые 15 и 16), снятые при двух аналогичных значениях температуры окружающей среды.

Фазогенераторный измерительный преобразователь работает следующим образом.

Изменение измеряемой физической величины вызывает изменение значения выходного параметра датчика 1, который, в свою очередь, изменяет парциальную частоту Я, управляемого генератора 2. Управляемый генератор 2 синхронизируется сигналом, который получается в результате смешения в смесителе 8 сигнала опорного генератора 4 с частотой Р» и выходного сигнала синхронизируемого генератора 7 с частотой (2q. Частота синхронизирующего сигнала равна сумме c3> + 4)z.

Синхронизируемый генератор 7 синхронизируется сигналом, который получается в результате смешения в смесителе 6 сигнала опорного генератора 4 с частотой у, и выходного сигнала управляемого генератора 2 с частотой

СО,. Частота данного синхронизирующего сигнала равна разности И, — c0

Фазовые сдвиги, которые приобретают сигналы с частотами я, и О, по сравнению с соответствующими синхронизирующими сигналами с теми же частотами, определяются фазочастотными характеристиками Cp,(в) управляемого генератора 2 и cp (v) синхронизируемого генератора 7, которые приведены на фиг.2 (кривые 11 и 10 соответственно).

Установившийся режим автоколебательной системы, состоящей иэ опорного генератора 4, смесителей 6 и 8, управляемого генератора 2 и синхронизируемого генератора 7, определяется следующей системой уравнений: » = +i

q,(с,) = -qð,(û,). (1)

Для парциальных частот u,,è И, генераторов 2 и 7 первое равенство может быть приближенным:

3 13

Например, для парциальных частот

Я „ и Я„ при частоте сигнала опорного генератора а> и фазочастотных характеристиках g,(ю) и Cp (a) которые приведены на фиг.2, установившийся режим определяется частотами Ю, и

Q и фазовыМ сдвигом (р. Изменение парциальной частоты а„ до величины

И ю иэ-за изменения выходного параметра датчика 1 вызывает соответствующее смещение фазочастотной характеристики а (я) до V, (а) (кривая 12).

При этом установившийся режим. будет ! 1 определяться частотами Я, и с3 и фазовым сдвигом Ц)

Выходные сигналы генераторов 2 и 7 поступают на входы блока 9 выделения сигнала разностной частоты, выходной сигнал которого имеет частоту а =ы. - =а, ! 2 а фаза его равна сумме g + (р, где (— начальная фаза сигнала опорного генератора 4, а ц — величина, фазового сдвига в генераторах 2 и 7. В блоке 3 измерения фазы происходит сравнение двух сигналов с одинаковыми частотами и разными начальными фаза-. ми, причем их начальные фазы отличаются на величину (р.

Таким образом, в предлагаемом фазогенераторном измерительном преобразователе происходит преобразование измеряемого параметра в величину фазового сдвига (, соответствующего установившемуся режиму автоколебательной системы преобразователя.

При воздействии на преобразова- . тель дестабилизирующего фактора, например температуры, фазочастотные характеристики генераторов 2 и 7 ц), (и) и сР (О) (фиг.3, кривые 15 и 13) смещаются в одну сторону и за— нимают новое положение с, (CO) и gz (a) (фиг.3, кривые 16 и 14). При этом в соответствии с (1) частоты И, и са, сигналов на выходах генераторов 2 и 7 изменятся до значений я, и И, а

68637

45 значение измеряемого фазового сдвига (p останется- неизменным.

Таким образом происходит стабилизация характеристики фаэогенераторного измерительного преобразователя и, соответственно, увеличение точности преобразования измеряемого физического параметра в электрический сигнал.

Предлагаемый преобразователь по сравнению с известным дает повышение точности более чем на порядок при низкодобротных контурах генераторов, что позволяет также расширить диапазон изменения измеряемых величин.

Формула изобретения

Фазогенераторный измерительный преобразователь, содержащий управляемый и опорный генераторы и блок измерения фазы, причем вход устройства для подключения датчика соедииен с управляющим входом управляемого генератора, а выход опорного генератора соединен с первым входом блока измерения фазы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона изменения измеряемой величины., в него введены два смесителя, синхронизируемый генератор, блок выделения сигнала разностной частоты и регистратор, причем выход опорного генератора соединен с первыми входами первого и второго смесителей, выход второго смесителя соединен с синхронизирующим входом управляемого генератора, выход которого соединен с вторым входом первого смесителя, выход которого соединен с входом синхронизирующего генератора, выход которого соединен с вторым входом второго смесителя и первым входом блока выделения сигнала разностной частоты, второй вход которого соединен с выходом управляемого генератора, а выход — с вторым входом блока измерения фазы, выход которого соединен с входом регистратора.

1368637

-1

-Р

Составитель В.Быков

Техред М.Ходанич

Редактор А.Шандор

Корректор М.Максимишинец

Заказ 275/39 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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