Измерительный преобразователь неэлектрических величин с емкостным датчиком

Авторы патента:

G01R27/26 - для измерения индуктивности и(или) емкости; для измерения добротности, например резонансным способом; для измерения коэффициента потерь; для измерения диэлектрических постоянных

Изобретение касается измерения параметров электрических цепей и служит для повышения точности и быстродействия. Измерительный преобразователь неэлектрических величин с емкостным датчиком содержит дифференциальный конденсатор 4, предварительный усилитель 6 и синхронный детектор 8, причем средняя обкладка дифференциального конденсатора соединена входом предварительного усилителя. Цель достигается введением в преобразователь генератора синусоидального напряжения 1, линейного инвертора 2, двух сумматоров 4 и 5 и измерительного усилителя, при этом выход генератора синусоидального напряжения соединен с первым входом первого сумматора, со входом линейного инвертора и опорным входом синхронного детектора, выход линейного инвертора соединен с первым входом второго сумматора, выход первого сумматора соединен с первой крайней обкладкой дифференциального конденсатора, выход второго сумматора соединен со второй крайней обкладкой дифференциального конденсатора 4, выход предварительного усилителя 6 соединен со вторым входом первого сумматора, со вторым входом второго сумматора, со входом измерительного усилителя, выход измерительного усилителя соединен с сигнальным входом синхронного детектора, выход синхронного детектора является выходом устройства. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1543351

А1 (51) 5 G 01 R 27/26

Я, « i (1 1Ж и

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOIVlY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦГЩЯЦ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4348151/24-21 (22) 23 ° 12.87 (46) 15.02.90. Бюл. Р 6

I (7) ) Московский инструментальный завод "Калибр" (72) С.Л.Беседин и А,П.Иаранов (53) 621.3 17.3 (088.8) (56) Туричин А.М. и др. Электрические измерения неэлектрических величин. И.: Энергия, 1975, с. 296-297, рис. 12-11.

Патент США 3857092, кл. 324-61, 1974. (54) ИЗИЕРЙТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН С ЕИКОСТНЫМ

ДАТЧИКОМ (57) Изобретение касается измерения параметров электрических цепей и служит для повышения точности и быстродействия. Измерительный преобразователь неэлектрических величин с емкостным датчиком содержит дифференциальный конденсатор 4; предварительный усилитель 6 и синхронный детектор 8, причем средняя обкладка дифференциального конденсатора сое2 дине на с входом пре два ри тель но го усилителя. Цель достигается введением в преобразователь генератора синусоидального напряжения 1, линейного инвертора 2, двух сумматоров 4 и 5 и измерительного усилителя, при этом выход генератора синусоидального напряжения соединен с первым входом первого сумматора, с входом линейного инвертора и опорным входом синхроннога детектора, выход линейного инвертора соединен с первым входом второго сумматора, выход первого сумматора соединен с первой крайней обклад" кой дифференциального конденсатора, выход второго сумматора соединен с второй крайней обкладкой дифференциального конденсатора 4, выход пред варительного усилителя 6 соединен с вторым входом первого сумматора, с вторым входом второго сумматора, с входом измерительного усилителя, выход измерительного усилителя соединен с сигнальным входом синхронного детектора, выход синхронного детекто" ра является выходом устройства. 1 ил.

1543351

Изобретение относится к электроизмерительной технике, может использоваться для измерения различных неэлектрических величин (перемещения, угла и т,д.) и предназначено для

5 преобразования изменений коэффициента передачи дифференциального конденсатора под действием измеряемой величины в изменении постоянного напряже- 10 .ния.

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия преобразования.

На чертеже изображена блок-схема из 5 мерительного преобразователя.

Преобразователь содержит генератор

1 синусоидального напряжения, линейный инвертор 2, первый сумматор 3, дифференциальный конденсатор 4, второй сум-2п матор 5, предварительный усилитель 6 ! измерительный усилитель 7 и синхронный детектор 8., при этом выход генератора 1 синусоидального напряжения соединен с первым входом первого суммато 25 ра 3, входом линейного инвертора 2 и опорным входом синхронного детектора

8, выход линейного инвертора 2 соединен с первым входом второго сумматора

5, выход первого сумматора 3 соединен gp с первой крайней обкладкой дифференциального конденсатора 4, выход второго сумматора 5 соединен с второй крайней обкладкой дифференциального конденсатора 4, средняя обкладка дифференци-З5 ального конденсатора 4 соединена с входом предварительного усилителя 6, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора 3, вторым входом второго сумматора 5 и входом из- 4р мерительного усилителя 7, выход которого соединен с сигнальным входом синхронного детектора 8, выход которого является выходом устройства, Преобразователь работает следующим 45 образом.

На крайние обкладки дифференциального конденсатора 4 подаются противофазные напряжения: на первую крайнюю обкладку с генератора 1 синусоидального напряжения через сумматор 3, а на вторую крайнюю обкладку через линейный инвертор 2 и сумматор 5. Ка средней обкладке дифференциального конденсатора 4 появляется некоторое синусоидальное напряжение, фаза которого определяется направлением разбаланса дифференциального конденсатора. Это напряжение прикладывается к входу инвертирующего предварительного усилителя 6, охваченного двумя цепями отрицательной обратной связи: первой цепью через первый сумматор 3 и верхнюю половину дифференциального конденсатора 4, второй цепью через второй сумматор 5 и нижнюю половину дифференциального конденсатора 4. Благодаря высокому коэффициенту усиления предварительного усилителя 6 на его входе устанавливается напряжение, близкое к нулю, за счет того, что выходное напряжение предварительного усилителя

6 с помощью, сумматоров 3 и 5 увеличивает напряжение на половине дифференциального конденсатора 4 с меньшей

1 емкостью и уменьшает напряжение на половине дифференциального конденсатора

4 с большей емкостью. Выходное напряг жение предварительного усилителя 6 при этом определяется выражением

С< -С где - ---- - коэффициент передачи неС, +С нагруженного дифференциального конденсатора, за" питанного равными противоФазными напряжениями;

U вЂ” амплитуда напряжения на

ng выходе предварительного усилителя 6;

U вЂ” амплитуда выходного напряжения генератора 1 синусоидального напряжения;

С - емкость между первой крайней и средней обкладками дифференциального конденсатора 4;

С. - емкость между второй крайЯ ней и средней обкладками дифференциального конденсатора 4.

Таким образом получается переменное синусоидальное напряжение, пропорциональное коэффициенту передачи дифФеренциального конденсатора 4, причем это напряжение с малой постоянной времени отслеживает изменения коэффициента передачи дифференциального конденсатора 4, так как цепи обратной связи предварительного усилителя 6 не содержат инерционных звеньев.

Для измерения малых неэлектрических величин (перемещений, углов и т.д.) переменное напряжение с предваС4-С

U =К К ° U ° вЂ” вЂ”-вых сД г

15 где К„

U г

1 коэффициент усиления измерительного усилителя 7; коэффициент преобразования синхронного детектора 8; амплитуда генератора 1 синусоидального напряжения; емкость между первой крайней и средней обкладками дифференциального конденсатора 4; емкость между второй крайней и средней обкладками дифференциального конденсатора 4;

30 коэффициент передачи ненагруженного дифференциального конденсатора, запитанного равными протифазными напряжениями.

Составитель В.Стукан

Редактор А.Лежнина Техред .А.Кравчук. Корректор М.Самборская

Заказ 398

Подписное

Тираж 550

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Гагарина, 101

5 15433 рительного усилителя Ь усиливается измерительным усилителем 7 переменного тока, что исключает влияние дрейфа напряжения смещения на выходное напряжение измерительного преобразовате5 ля. Выходное переменное напряжение измерительного усилителя 7 линейно детектируется синхронным детектором 8 и полученное постоянное напряжение 10 является выходным сигналом измерительного преобразователя. Это напряжение определяется выражением

51 6 формула изобретения

Измерительный преобразователь неэлектрических величин с емкостным датчиком, содержащий дифференциальный конденсатор, предварительный усилитель и синхронный детектор„ причем средняя обкладка дифференциального конденсатора соединена с входом предварительного усилителя, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повы- . шения точности и быстродействия преобразования, в него введены генератор оинусоидального напряжения, линейный инвертор, два сумматора и измерительный усилитель, при этом выход генератора синусоидального напряжения соединен с первым входом nepaoro сумматора, входом линейного инвертора, опорным входом синхронного детектора, выход линейного инвертора соединен с первым входом второго сумматора, выход первого сумматора соединен с первой крайней обкладкой дифференциального конденсатора, выход второго сумматора соединен с второй крайней обкладкой дифференциального кочденсатора, выход предварительного усилителя соединен с вторым входом первого сумматора, вторым входом второго сумматора, входом измерительного усилителя, выход измерительного усилителя соединен с сигнальным входом синхронного детектора, выход синхронного де тектора является выходом преобразователя.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения статических параметров кварцевых резонаторов

Способ измерения проводимости сред // 1541527

Изобретение относится к области электроизмерений, в частности к измерению параметров сред резонансными методами

Способ определения диэлектрической проницаемости и тангенса угла потерь диэлектрика // 1539681

Изобретение относится к измерительной технике

Устройство для измерения электрической емкости // 1539680

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для автоматического измерения параметров конденсаторов, представляемых параллельной двухэлементной схемой замещения

Автоматический измеритель влажности и содержания почвы // 1539639

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к диэлькометрическим автоматизированным устройствам измерения параметров почв, и может быть использовано для одновременного измерения и солесодержания почвогрунтов при проведении научно-исследовательских и проектно-изыскательских работ, а также в сельском хозяйстве

Измеритель проводимости материалов // 1532886

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля материалов по величине компонент полной проводимости в переменных электрических полях

Преобразователь емкости в частоту // 1532885

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в измерителях с емкостными датчиками

Преобразователь параметров емкостных датчиков во временной интервал и напряжение // 1525619

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров емкостных датчиков во временной интервал и напряжение

Устройство контроля сопротивления изоляции конденсаторов // 1525618

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для допускового контроля токов утечек конденсаторов в процессе их изготовления, а также при входном контроле

Способ измерения диэлектрической проницаемости // 1524012

Изобретение относится к голографии

Способ измерения rlc-параметров // 2100813

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в приборах для измерения неэлектрических физических величин посредством емкостных, индуктивных или резистивных датчиков

Способ измерения параметров rlc-цепей // 2100814

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в приборах для измерения неэлектрических физических величин посредством емкостных, резистивных или индуктивных датчиков

Способ определения диэлектрической проницаемости материала // 2103673

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к технике измерений макроскопических параметров сред и материалов, и, в частности, может использоваться при неразрушающем контроле параметров диэлектрических материалов, из которых выполнены законченные промышленные изделия

Устройство для контроля дефектов в изделиях из диэлектрических материалов // 2103700

Изобретение относится к технике измерений с помощью электромагнитных волн СВЧ диапазона и может использоваться для дефектоскопии строительных материалов различных типов с различной степенью влажности

Устройство для измерения параметров диэлектриков // 2106648

Изобретение относится к измерительной технике, в частности, может быть использовано для измерения диэлектрических характеристик веществ с помощью емкостного или индуктивного датчика

Способ и устройство для емкостной температурной компенсации и двухпластинчатый емкостной преобразователь давления для его реализации // 2108556

Устройство для измерения диэлектрических параметров среды // 2109274

Изобретение относится к электронному приборостроению и может быть использовано для контроля и измерения диэлектрических параметров различных сред

Способ измерения электрической емкости между двумя проводящими телами и устройство для его реализации // 2110074

Изобретение относится к измерению электрических величин, в частности емкости

Способ и устройство для передачи электромагнитного сигнала через конфигурацию земли // 2111507

Изобретение относится к способам и устройству для передачи электромагнитных сигналов в землю через конденсатор

Устройство для определения тангенса угла диэлектрических потерь // 2115131

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при измерении тангенса угла диэлектрических потерь твердых изоляционных материалов, жидких диэлектриков, например, трансформаторного масла