Преобразователь емкости трехэлементной схемы замещения конденсатора в напряжение

 

Использование: изобретение относится к преобразователям параметров трехэлементных схем замещения в унифицированные сигналы и может быть использовано в автоматике, телемеханике и связи. Сущность: с целью упрощения конструкции преобразователь снабжен генератором 1 синусоидального напряжения с частотой, изменяющейся по линейному закону, преобразователем переменного напряжения в постоянное 11, делительным устройством 10. Выход генератора 1 синусоидального напряжения с частотой, изменяющейся по линейному закону, через резистор 2 соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 3, в цепь отрицательной обратной связи которого включен объект измерения , выход операционного усилителя 3 через фазовый детектор 8, опорный выход которого соединен с выходом генератора 1 синусоидального напряжения с частотой, изменяющейся по линейному закону, соединен с интегратором 9, подключенным к делительному устройству 10, соединенному с выходом генератора 1 синусоидального напряжения с частотой, изменяющейся по линейному закону. Использование предложенного преобразователя при измерении влагосодержания и солесодержания нефти позволит уменьшить затраты на проведение данных измерений вследствие простоты предлагаемого устройства. 1 ил. ел с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 R 27/26

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) А рая

1 т л. 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4889610/21 (22) 10.12.90 (46) 23.03,93. Бюл, ¹ 11 (71) Самарский институт инженеров железнодорожного транспорта им, М. Т. Елизарова (72) M. M, Зинин (56) Авторское свидетельство СССР

N1322185,,кл,,G 01 R 27/00, 1987.

Авторское свидетельство СССР

N . 875152, кл, G 01 R 27/00, 1981. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЕМКОСТИ ТРЕХ-

ЭЛЕМЕНТНОЙ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ

КОНДЕНСАТОРА В НАПРЯЖЕНИЕ (57) Использование: изобретение относится к преобразователям параметров трехэлемЕнтных схем замещения в унифицированные сигналы и может быть использовано в автоматике, телемеханике и связи. Сущность; с целью упрощения конструкции преобразователь снабжен генератором 1 синусоидального напряжения с частотой, изменяющейся по линейному закону. пре„„Я2„„1803884 Al образователем переменного напряжения в постоянное 11, делительным устройством

10. Выход генератора 1 синусоидального напряжения с частотой, изменяющейся по линейному закону, через резистор 2 соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 3, в цепь отрицательной обратной связи которого включен объскт измерения, выход операционного усилителя 3 через фазовый детектор 8, опорный выход которого соединен с выходом генератора 1 синусоидального напряжения с частотой, изменяющейся по линейному закону, соединен с интегратором 9, подключенным к делительному устройству 10, соединенному с выходом генератора 1 синусоидального напряжения с частотой, изменяющейся по линейному закону, Использование предложенного преобразователя при измерении влагосодержания и солесодержания нефти позволит уменьшить затраты на проведение данных измерений вследствие простоты предлагаемого устройства, 1 ил.

1803884

Изобретение относится к преобразователям параметров трехэлементных схем замещения в унифицированные сигналы и может быть использовано в автоматике, телемеханике и связи, Целью изобретения является упрощение известного устройства.

Указанная цель достигается тем, что известное устройство, содержащее резистор, операционный усилитель, фазовый детектор, снабжено генератором синусоидального напряжения с частотой, изменяющейся по линейному закону, преобразователем переменного напряжения в постоянное, делительным устройством. Выход генератора синусоидального напряжения с частотой, изменяющейся по линейному закону, через резистор соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, в цепь отрицательной обратной связи которого подключены клеммы для подключения объекта измерения. Выход операционного усилителя через фазовый детектор, опорный выход которого соединен с выходом генератора синусоидального напряжения с частотой, изменяющейся по линейному закону, соединен с интегратором, подключенным к делительно .у устройству, соединенному с выходом генератора синусоидального напряжения с частотой, изменяющейся по линейному закону, через преобразователь переменного напряжения в постоянное, Заявляемое устройство отличается наличием новых элементов: генератора синусоидального напряжения с частотой, изменяющейся по линейному закону, интегратором, делительным устройством, преобразователем переменного напряжения в постоянное и связями между элементами.

Однако их введение в указанной связи с остальными элементами позволяет упростить устройство и устранить влияние на результат измерения последовательно включенной емкости схемы замещения объекта измерения.

На чертеже изображена принципиальная схема заявляемого устройства.

Устройство содержит генератор синусоидального напряжения с частотой, изменяющейся по линейному закону 1, соединенный через резистор 2 с инвертирующим входом операционного усилителя 3; в цепь отрицательной обратной связи которого включен исследуемый двухполюсник 4, содержащий емкость 5, включенную последовательно с параллельно включенными емкостью 6 и активным сопротивлением 7, Выход операционного усилителя 3 соединен с фазовым детектором 8, который соединен с интегратором 9 и генератором синусоидального напряжения с частотой, изменяющейся по линейному закону 1.

Интегратор 9 соединен с делительным устройством 10, связанным через преобра5 зователь переменного напряжения в постоянное 11 с генератором синусоидального напряжения с частотой, изменяющейся по линейному закону 1.

Устройство работает следующим обра10 зом. На выходе генератора синусоидального напряжения с частотой, изменяющейся по линейному закону 1, после пуска получает напряжение

Ul(t) = Um Sin (В С), Um . R6

Оп э =

RZ 1 + ) O) С7 R6

um R6

Rg 1+j (kt) Ст R6

На выходе фазового детектора 8, работающего в синфазном режиме, получат напряжение

Us = Ks и.

R6

1+ (kt)2С18

40 где Ks — коэффициент пропорциональности, вносимый фазовым детектором 8.

На выходе интегратора 9 при окончании изменения частоты получат напряжение

45 U,„ 6 о т

Ug= J — Ks о Rz 1+(кс) С Я г, С-

Rz 2 К

Верхний предел интегрирования является конечным, но практически можно считать, что т — .

На выходе делительного устройства 10 получат напряжение

0д Ks >,С 1

К l Um 2 R К К)1 где м= Kt, где Um — амплитуда напряжения; и- круговая частота;

20 т — время;

К вЂ” коэффициент пропорциональности, На выходе операционного усилителя 3 получает напряжение, имеющее комплексную амплитуду

1803884

40

50

Составитель М.Зинин

Редактор Г,Мельникова Техред М.Моргентал Корректор Л.Филь

Заказ 1056 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 где К11 — коэффициент, вносимый преобразователем переменного напряжения в постоянное 11.

Таким образом на выходе делительного устройства 10 имеют напряжение обратно пропорциональное измеряемой емкости.

П редложен ное устройство вследствие использования генератора синусоидального напряжения с частотой, изменяющейся по линейному закону, интегратора позволяет измерять значения емкости трехэлементной схемы замещения. Данная емкость несет информацию о диэлектрической проницаемости среды, в которую помещен датчик. Поэтому предлагаемый преобразователь может быть использован при измерении солесодержания, влагосодержания, например, жидкостей (нефти, битума и т,д,).

Известен преобразователь параметров измерительной ячейки солемера, который характеризуется более высокой сложностью, чем заявляемое устройство. В отличии от рассмотренных преобразователей в предложенном устройстве выходной сигнал зависит только от информативной емкости, что и обеспечивает простоту схемы преобразователя.

Использование предложенного преобразователя при измерении влагосодержания и солесодержания нефти позволит уменьшить затраты на проведение данных измерений вследствие простоты предлагаемого устройства.

Формула изобретения

Преобразователь емкости трехэлемент5 ной схемы замещения конденсатора в напряжение, содержащий операционный усилитель, резистор, фазовый детектор, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, он снабжен гене10 ратором синусоидального напряжения с частотой, изменяющейся по линейному закону, преобразователем переменного напряжения в постоянное, делительным устройством, интегратором, выход генератора

15 синусоидального напряжения с частотой, изменяющейся по линейному закону, через резистор соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, в цепь отрицательной обратной связи которого

20 включены клеммы для подключения объекта измерения, выход операционного усилителя через фазовый детектор, опорный вход которого соединен с выходом генератора синусоидального напряжения с частотой, 25 изменяющейся по линейному закону, соединен с выходом интегратора, выход которого соединен с первым входом делительного устройства, второй вход которого соединен с выходом генератора сину30 соидального напряжения с частотой, изменяющейся по линейному закону, а выход является выходом преобразователя.