Способ преобразования перемещение-фаза

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений объектов. С целью повышения точности в широком диапазоне рабочих температур формируют два гармонических сигнала частоты T<SB POS="POST">1</SB>, первый из них амплитудно модулируют в функции перемещения, второй сдвигают по фазе относительно первого, затем геометрически суммируют полученные сигналы частоты F<SB POS="POST">1</SB>, также формируют два гармонических сигнала частоты F<SB POS="POST">2</SB>, F<SB POS="POST">1</SB>≠F<SB POS="POST">2</SB>, один из них амплитудно модулируют в функции перемещения, второй сдвигают по фазе относительно первого, затем геометрически суммируют полученные сигналы частоты F<SB POS="POST">2</SB>, формируют два сигнала разностной частоты F<SB POS="POST">1</SB>-F<SB POS="POST">2</SB> и по разности их фаз судят о перемещении. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)) G 01 В 7/00

Ий

Н /

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4425306/24-28 (22) 11.04. 88 (46) 15. 02. 90. Бюл. Ф 6 (71) Харьковский авиационный институт им. Н.Е,Буковского (72) Ф.И.Веников, Е.С.Колесник и В.Л.Сорокопут (53) 621. 317. 39:531. 717 (088. 8} (56) Авторское свидетельство СССР

У 1260664, кл. С 01 В 7/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1252652, кл. G 01 В 7/00, 1985. (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРИИЦЕНИЕ - ФАЗА (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных

2 перемещений объектов. С целью повышения точности в широком диапазоне рабочих температур формируют два гармони ческих.сигнала частоты f первый из них амплитудно мадулируют в функции перемещения, второй сдвигают по фазе относительно первого, затем геометрически суммируют полученные сигналы частоты f также формируют два гармонических сигнала частоты f >, f, f один из них амплитудно модулируют в функции перемещения, второй сдвигают по фазе относительно первого, затем геометрически суммируют полученные сигналы частоты 2, формируют два сигнала разностной частоты f -1 и по с разности их фаз судят о перемещении.

1 ил.

1543220

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений, 5

Цель изобретения — повышение точности в широком диапазоне рабочих температур sа счет взаимной компенсации температурных дрейфов фаз сформированных сигналов. 10

На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего способ. устройство содержит первый генератор 1 гармонических колебаний, преобразователь 2, масштабирующий контур 3,15 образованный последовательно соединенными частотозависимым фазовращателем

4 и масштабирующим звеном 5, сумма < ор б, второй генератор 7 гармоничес=

<<их колебаний, первый смеситель 8, 20

Второй смеситель 9, фазометр 10, причем выходы генераторов i и 7 одновременно подключены ко входам преобразователя 2 и масштабирующего контура 3, а также соединены соответственно с 25 йервым и вторым входами второго смесителя 9, выход которого подключен к опорному входу фазометра 10, выход масштабирующего контура 3 соединен с первым входом сумматора б, второй йход которого подключен к выходу преобразователя 2, а выход соединен с информационным входом фазометра 10.

Преобразователь 2 выполнен, например, В виде дифференциально-трансформаторного датчика перемещения.

Б качестве cмеcитеJIя 8 может быть использован нелинейный активный эле<<<ент, например транзистор или диод.

Способ реализуют следующим об- 4О разом.

Б стационарном режиме, когда перемещение Х=О, сигнал U< (t)=U сояЯ, с выхода генератора 1 поступает на вход преобразователя 2. Одновременно с этим сигнал с выхода генератора 1 той же частоты 0,, амплитуды и поступает на вход масштабирующего контура 3 и на выходе масштабирующего звена 5 приобретает фазовый сдвиг q< (Я,), где 0 (ф (Я<)<180 . Его амплитуда ,!

U определяется передаточными функция1 ми фаз о враща те ля 4 и масштабирующе го контура 5, С выхода масштабирующего

1 << контура 3 сигнал U< (t)=-U, cos(4),t+

Ф т(СО,)) поступает ва первый вход суы55 матора б, <а второй вход которого поступает сигнал U (t)=U«o cosM t с выхода преобразователя 2, Величина амплитуды У< сигнала соответствует

< о нулевому значении перемещения

В сумматоре происходит геометрическое суммирование двух колебаний частоты д,: U< (t)=Н< соя(Я,t+Ep<<), причем фаза суммарного сигнала равна

sin(+, (È,) J

q

В то же время на входы преобразователя 2 и масштабирующего контура 3 поступает сигнал u<(t)=u

+ф ), полученный в результате геометрического суммирования сигналов

UZ„(t)=u ° cosa t u UZ ° (t)=U соф(t)+

+Ц> (Я )J, аналогйчно равенству фаза у суммарного колебания U< (t) равна яinГ<-Р ()3 (о =arctg---T2 K Ug<

< масштабирующего контура 3 на частоте Я

С выхода сумматора 6 сигналы U „,(t) и U><(t) поступают на вход первого смесйтеля 8, на выходе которого цепями фильтрации выделяется сигнал и =k,u, u«cos((u,-þ,) t+(q„+y, ) (где < — коэффициент передачи смесителя 8), а сигналы суммарной частоты (Я<+Я ) и комбинационных частот 2Я, и 2 Я цепями фильтрации подавляются.

Наряду с этим с выходов генераторов 1 и 7 сигналы U<(t) и U<(t) поступают на входы второго одйополосного смесителя 9, на выходе которого цепями фильтрации выделяется сигнал

U (t)=k< u, 3 . Cos()Q, -ЯД;t j (где

- коэффициент передачи смесителя 9)

K в сигналы суммарной частоты .И,+Я и комбинационных частот 2Q, и 2М цепями фильтрации подавляются.

Сигнал Uр () с выхода смесителя 8 и сигнал U<(t) с выхода смесителя 9 з п (Я ))

И =агсй8 — - — --ф-.— - — — —, 2К U<„ /П k +cos (pz((3<) j где U < и U< амплитуды сигналов частот ц, и (Q соответственно с выхода преобразователя 2. Это приводит к изменению фазового сдвига ((—,,) сигнала U«(t) на выходе смесителя 8, что приводйт к изменению показаний регистрирующего прибора-фаэометра в соответствии с изменением перемещения Х.

30

Формула изобретения

Способ преобразования перемещение - фаза, заключаются в том, что

Составитель В.Подолян

Редактор А.Долинич Техред М.Ходанич Корректор А.Обручар

Заков 392 Тираж 500 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, t01

5 15432 поступают на регистрирующий приборфаэометр 10, показание которого в стационарном режиме будет соответствовать начальному значению перемещения Х=О.

В динамическом режиме при измерении перемещения Х происходит изменение амплитуд сигналов U (t) и

П () на выходе преобразователя 2.

Это в свою очередь вызывает изменение фазовых сдвигов q и(сигналов.

U z(t) и Uqz(t) на выходе сумматора 6.

Фазовые сдвиги Ц и Ц в этом слу- . чае определяются выражениями 15

1 з.пав@,(О )1 0 =arctg — --- — — — - — — — -;

U < /0, k+co s L® (ß, ) J

20 6 формируют первый и второй гармонические сигналы с одинаковой частотой первый сигнал амплитудно модулируют в зависимости от перемещения Х, второй сигнал сдвигают по фазе относительно первого на угол р (180 затем геометрически суммируют сдвинутый второй сигнал с первым модулированным сигналом, в результате чего формируют первый суммарный сигнал, отличающийся тем, что, с целью повышения точности в широком диапазоне рабочих температур, форми руют третий и четвертый гармонические сигналы с одинаковой частотой f<4f третий сигнал амплитудно модулируют в зависимости от перемещения Х, четвертый сигнал сдвигают на фазе ото носительно третьего на угол с, 180 о (g <360, затем геометрически суммируют сдвинутый четвертый сигнал с модулированным третьим сигналом, в результате чего формируют второй суммарный сигнал, из модулированных первого и третьего сигналов формируют путем нелинейного преобразования первый сигнал разностной частоты

f< -f<, из первого и второго суммарного сигналов формируют путем нелинейного преобразования второй сигнал разностной частоты f< -f<„ a о перемещении Х судят по разности фаз первого и второго сигналов разностной частоты f< -f .