Преобразователь емкости датчика в частоту

Авторы патента:

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

Использование: в электроизмерительной технике. Сущность изобретения: преобразователь емкости датчика в частоту содержит генератор 1, усилитель 6, измеряемую емкость 2 датчика, образцовый резистор 5 и схему сравнения, а также синфазный 7 и квадратурный 8 фазочувствительные выпрямители , фазовращатель 3 и образцовый конденсатор 4. Положительный эффект: повышение точности преобразования емкости датчика в частоту за счет уравновешивания двух напряжений, одно из которых пропорционально измеряемой емкости датчика, а другое образцовой емкости, причем одно из напряжений зависит от частоты. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 6 01 R 27/26

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4950201/21 (22) 26,06,91 (46) 15.07.93. Бюл. hh 26 (71) Пензенский политехнический институт (72) В.П.Арбузов, С,Е.Ларкин, В.П,Маланин и Д.В.Лебедев (56) Попов В.С. Измерительные преобразователи параметров электрических цепей в частоту. M.: Энергия, 1977, с, 88, рис. 32.

Фритш. Линейный емкостной датчик перемещения с частотным выходом. Приборы для научных исследований, 1987, М 5, (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЕМКОСТИ ДАТЧИКА B ЧАСТОТУ

Изобретение относится к электроиэмерительной технике, а именно к преобразованию информативного параметра емкостного датчика, и может быть использовано для преобразования информативного параметра различных датчиков в частоту.

Целью изобретения является повышение точности преобразования емкости датчика в частоту.

Сравнение известных технических решений с предлагаемым показало, что существенными отличительными . признаками предложенного устройства является наличие в заявляемом устройстве новых узлов и функциональных связей.

На чертеже представлена функциональная схема преобразователя емкости датчика в частоту.

Он состоит иэ генератора 1, измеряемой 2 (С ) и образцовой 4 (С0) емкостей датчика, фазовращателя 3, образцового ре.. Ы„„1827647 А1 (57) Использование: в электроиэмерительной технике. Сущность изобретения: преобразователь емкости датчика в частоту содержит генератор 1, усилитель 6, измеряемую емкость 2 датчика. образцовый резистор

5 и схему сравнения, а также синфазный 7 и квадратурный 8 фазочувствительные выпрямители, фазовращатель 3 и образцовый конденсатор 4. Положительный эффект: повышение точности преобразования емкости датчика в частоту за счет уравновешивания двух напряжений, одно иэ которых пропорционально измеряемой емкости датчика, а другое образцовой емкости, причем одно из напряжений зависит от частоты. 1 ил, зистора 5 (Ro), усилителя 6, синфазного 7 и квадратурного 8 фаэочувствительных выпрямителей и схемы сравнения.

Напряжение с выхода генератора 1 подается на фазовращатель 3, управляющие входы синфазного 7 и квадратурного 8 фаэочувствительных выпрямителей и на измеряемую емкость 2 (Сх) датчика, другой вывод которой соединен со входом усилителя 6, между входом и выходом которого подключен образцовый резистор 5 и с образцовым конденсатором 4 (С0) датчика, другой вывод которой соединен с выходом фазовращателя, напряжение с выходе усилителя подается на входы синфазного и квадратурного фазочувствительных выпрямителей, причем напряжение с выхода синфазного фазочувствительного выпрямителя подается на первый вход схемы сравнения 9, а напряжение с выхода квадратурного фазочувствительного выпрямителя подается на второй вход

1827647 схемы сравнения, чей выход соединен с управляющим входом генератора.

Преобразователь работает следующим образом, Напряжение с выхода генератора подается на измеряемую емкость 2 (Сх) датчика и через фазовращатель 3 на образцовую емкость датчика 4 (Со), Выводы измеряемой

2 (Сх) и образцовой 4 (Со) емкостей датчика подключены ко входу усилителя 6, между входом и выходом которого подключен образцовый резистор 5 (Ro). Если в качестве фазовращателя использовать дифференциатор, то напряжение с выхода дифференциатора 0фе будет равно 15

0фв=0о) (() RC, вЂ” вЂ” (j ()) Сх+) (() Cp+j о) Ск+ вЂ” )=

U1 1

Ку Ro

= Upj (9C)(+ 0О)1)) RCj ()) Cp+

Откуда

U1=Uо х 30

uPC RC

j и! Сх + j о) С„+ j в С„+ 1г Rp

Ку иР С, 35

j о) С„+ j (() Со + j (() С, + 1бйо

Ку вЂ” jUo

1 т1 где Сх вЂ” емкость кабеля связи датчика с преобразователем. 40

Синфазный 7 и квадратурный 8 фазочувстBèòåëьные выпрямители выделяют действительную и мнимую часть выходного напряжения усилителя 6, а схема сравнения

9 изменением частоты генератора 1 добива- 45 ется равенства этих составляющих, откуда при

1 еОо 01! = I!гп0о 01 !

50 будем иметь ()7CoRC= Сх

1 Сх

2лйС Со где RC вЂ” постоянная времени дифференциатора. 20

Выходное напряжение усилителя будет определяться из следующего уравнения;

В случае использования в качестве фазовращателя 3 интегратора, выражение для частоты генератора будет иметь следующий вид;

1 Со

2)тй С Сх

Как видно из зависимостей частоты генератора от измеряемой емкости датчика, частота генератора зависит от постоянной времени фазовращателя и образцовой, и измеряемой емкостей датчика, От коэффициента усиления усилителя и емкости кабеля частота генератора не зависит, т,е, погрешность преобразования емкости датчика в частоту равна нулю, Таким образом предлагаемое устройство обеспечивает компенсацию погрешности от емкости кабеля и неидеальности коэффициента усиления усилителя, По сравнению с прототипом использование предлагаемого преобразователя позволяет компенсировать погрешность от емкости кабеля; компенсировать погрешность от неидеальности коэффициента усиления усилителя.

Формула изобретения

Преобразователь емкости датчика в частоту, содержащий генератор, схему сравнения, выход которой соединен с управляющим входом генератора, усилитель и клеммы для подключения измеряемой емкости датчика, подключенные между выходом генератора и входом усилителя, между входом и выходом которого подключен образцовый резистор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования за счет компенсации погрешности от емкости кабеля и неидеальности коэффициента усиления усилителя, в него введены фазовращатель, образцовый конденсатор, синфазный и квадратурный фазочувствительные выпрямители, выходы которых соединены с первым и вторым входами схемы сравнения соответственно, образцовый конденсатор датчика, подключенный между инвертирующим входом усилителя и выходом фазовращателя, вход которого соединен с выходом генератора и с управляющими входами синфазного и квадратурного фазочувствительных выпрямителей, входы которых объединены и подключены к выходу усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, 1827647

Составитель В, Арбузов

Техред М.Моргентал Корректор М, Андрушенко

Редактор

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

Заказ 2358 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Преобразователь емкости датчика в частоту

Измерительный преобразователь сигналов емкостных датчиков // 1827029

Устройство для измерения амплитудно-частотных характеристик усилителя // 1824854

Изобретение относится к области радиотехнических измерений на СВЧ и может быть использовано для измерения линейности усиления, верхней границы линейности амплитудной характеристики, а также таких параметров электромагнитной совместимости (ЭМС), как блокирование, верхняя граница динамического диапазона по блокированию (ВГДДБ), характеристика частотной избирательности по блокированию (ХЧИБ), амплитудная характеристика блокирования (АХБ)

Преобразователь информативного параметра емкостного датчика // 1822986

Способ определения добротности, индуктивности и активного сопротивления дросселя и устройство для его осуществления // 1818594

Способ определения диэлектрических параметров материалов // 1817555

Изобретение относится к измерительной технике, а точнее к исследованию материалов электрическими методами

Способ определения добротности и индуктивности rlc-контура и устройство для его осуществления // 1817040

Способ определения длины микроволновой линии // 1815614

Устройство для измерения параметров составных фильтров с rc и lc - звеньями третьего порядка // 1810840

Устройство для измерения резонансной частоты последовательного колебательного контура // 1810839

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