Дифференциальный измерительный преобразователь

Авторы патента:

Хозинский Вячеслав Владимирович (RU)

H03K5/00 - Способы и устройства для формирования и преобразования импульсов, не отнесенных к какой-либо группе данного подкласса (схемы регенеративного действия H03K 3/00,H03K 4/00; с использованием нелинейных магнитных или диэлектрических устройств H03K 3/45)

H03B19/00 - Генерирование электрических колебаний путем нерегенеративного умножения и/или деления частоты сигнала, поступающего от отдельного источника (перенос модулированного сигнала с одной несущей на другую H03D 7/00)

G08C19/00 - Системы передачи электрических сигналов (G08C 17/00 имеет преимущество)

G01D5/22 - дифференциально воздействующего на две катушки индуктивности

G01D21/00 - Способы и устройства для измерения или испытания, не отнесенные к другим подклассам

Владельцы патента RU 2665219:

Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (RU)
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") (RU)

Изобретение относится к области измерительной техники. Технический результат – повышение точности дифференциального измерительного преобразователя за счет введения блока коррекции, осуществляющего корректировку выходной характеристики преобразования. Дифференциальный измерительный преобразователь содержит два генератора частотных сигналов с частотозадающими элементами, выходы которых соединены с входами формирователя сигналов разностной частоты, и блок коррекции, состоящий из последовательно соединенных делителя частоты и умножителя частоты, вход которого соединен с выходом формирователя сигналов разностной частоты, а его группа входов является группой входов устройства, выходом которого является выход делителя частоты. 2 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к измерительным преобразователям с частотной формой выходных сигналов.

Известен дифференциальный измерительный преобразователь (см. патент №2432671, опубликованный в БИ №30 27.10.2011 г.) содержащий два генератора частотных сигналов с частотозадающими элементами, выходы которых соединены со входами формирователя сигналов разностной частоты.

Вышеуказанное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству и поэтому взято в качестве прототипа.

Недостатком прототипа является отсутствие возможности подстройки (нормирования) выходной характеристики преобразования дифференциального измерительного преобразователя при наличии технологического разброса параметров частотозадающих элементов на основе пьезорезонансных датчиков.

Решаемой технической задачей является повышение точности и расширение функциональных возможностей заявляемого дифференциального измерительного преобразователя.

Достигаемым техническим результатом является введение в схему дифференциального измерительного преобразователя дополнительного корректирующего блока, при помощи которого осуществляется подстройка (корректировка) выходной характеристики преобразования схемотехническим методом.

Для достижения технического результата в дифференциальном измерительном преобразователе, содержащем два генератора частотных сигналов с частотозадающими элементами, выходы которых соединены с входами формирователя сигналов разностной частоты, новым является то, что дополнительно введен блок коррекции, состоящий из последовательно соединенных делителя частоты и умножителя частоты, вход которого соединен с выходом формирователя сигналов разностной частоты, а его группа входов является группой входов устройства, выходом которого является выход делителя частоты.

Применение в составе дифференциального измерительного преобразователя блока коррекции, состоящего из умножителя частоты с подстраиваемым (задаваемым) коэффициентом умножения и делителя с фиксированным коэффициентом позволяет осуществлять подстройку характеристики преобразования с выхода формирователя сигналов разностной частоты, что расширяет функциональные возможности заявляемого устройства.

На фигуре 1 изображена функциональная схема дифференциального измерительного преобразователя.

На фигуре 2 изображена функциональная схема блока коррекции с использованием схемы фазовой автоподстройки частоты.

Дифференциальный измерительный преобразователь содержит два генератора частотных сигналов 1, 2 с частотозадающими элементами 3, 4, выходы которых соединены со входами формирователя сигналов разностной частоты 5. Введен блок коррекции 6, состоящий из последовательно соединенных делителя частоты 7 и умножителя частоты 8, вход которого соединен с выходом формирователя сигналов разностной частоты 5, а его группа входов является группой входов устройства, выходом которого является выход делителя частоты 7.

Устройство работает следующим образом. С выходов генераторов 1, 2 (см. фигуру 1) на входы формирователя сигналов разностной частоты 5 подаются периодические сигналы прямоугольной формы, частоты которых соответственно определяются линеаризованными выражениями

где х - измеряемый параметр на входе частотозадаюших элементов 3, 4, на основе пьезорезонансных первичных преобразователей;

ƒ₀₁, ƒ₀₂ - начальные частоты частотозадаюших элементов 3, 4, образующих дифференциальную пару, при х=0;

k₁, k₂ - коэффициенты преобразования частотозадаюших элементов 3, 4 на основе пьезорезонансных первичных преобразователей.

Принцип работы формирователя сигналов разностной частоты 5 аналогичен прототипу.

Разностная частота с выхода формирователя сигналов разностной частоты 5 определяется по формуле

где ƒ₀ - начальная разность частот ƒ₁-ƒ₂ при х=0;

k - коэффициент преобразования измерительного преобразователя.

Значение частоты F_РАЗН на выходе формирователя сигналов разностной частоты 5 у разных образцов измерительных преобразователей будет разное и будет находиться в некотором диапазоне частот, обусловленном технологией подбора в дифференциальную пару частотозадающих элементов 3, 4 на основе пьезорезонансных датчиков.

Далее сигнал разностной частоты F_РАЗН с выхода формирователя сигналов разностной частоты 5 поступает на вход блока коррекции 6, который может функционировать в двух режимах:

Режим 1 - Нормирование (подстройка) начальной частоты ƒ₀ измерительного преобразователя;

Режим 2 - Нормирование (подстройка) коэффициента преобразования k измерительного преобразователя.

Частота на выходе F_ВЫХ заявляемого измерительного преобразователя определяется линеаризованными выражениями (без учета нелинейностей частотозадаюших элементов)

где k_кор - коэффициент передачи (поправки) блока коррекции 6.

В режиме 1 выбирается такой коэффициент передачи блока коррекции 6, при котором на выходе F_ВЫХ при отсутствии действия измеряемого параметра (х=0) у разных образцов измерительных преобразователей будет одинаковое (нормированное) значение частоты

где ƒ_0норм - нормированное значение начальной частоты;

ƒ₀ - значение частоты на выходе формирователя сигналов разностной частоты 5;

k_кор1 - коэффициент передачи (поправки) блока коррекции 6.

При этом в режиме 1, результирующее значение коэффициента преобразования k⋅k_кор1 всего измерительного преобразователя в целом будет для каждого из образцов заявляемого измерительного преобразователя разным.

В режиме 2, наоборот, коэффициент преобразования заявляемого дифференциального измерительного преобразователя подстраивается при помощи блока коррекции 6 и приводится к единому нормированному значению для разных образцов измерительных преобразователей, в соответствии с выражением

где k_кор2 - коэффициент передачи (поправки) блока коррекции 6;

k - коэффициент передачи без подстройки (фактический).

При этом, начальная частота ƒ₀=ƒ₀⋅k_кор2 в режиме 2 будет разной для каждого из образцов дифференциального измерительного преобразователя.

Для режима 1 и режима 2 в общем случае значение коэффициента передачи k_кор (поправки) определяется выражением

где N_уст - коэффициент передачи умножителя частоты 8;

N_дел - коэффициент передачи делителя частоты 7.

Коэффициент передачи N_уст задается на группе входов "Уст" умножителя частоты 8 (см. фигуру 1) в двоичном коде, а коэффициент передачи делителя частоты 7 выбирается постоянным (фиксированным).

При N_уст=N_дел коэффициент передачи блока коррекции 6 равен 1 и, при этом, подстройки частоты по (1) или коэффициента преобразования по (5) не происходит.

Значение кода подстройки N_уст, которое необходимо установить в виде двоичного кода на группе входов "Уст" можно определить по формуле

где N_подстр - необходимый код поправки.

Тогда выражение (7) можно записать в виде

Таким образом, шаг подстройки коэффициента передачи блока коррекции Δk_кор (при N_подстр=1) зависит от значения коэффициента деления делителя частоты 7

На фигуре 2 приведена функциональная схема варианта исполнения блока коррекции 6. Умножитель частоты 8 выполнен на базе схемы фазовой автоподстройки частоты, который включает в себя фазовый детектор 9, фильтр нижних частот 10, генератор управляемый напряжением 11, программируемый делитель частоты 12 с группой входов "Уст". Делитель частоты 13 выполнен с использованием микросхем счетчиков-делителей частоты.

Диапазон входных рабочих частот такой схемы будет определяться (задаваться) диапазоном рабочих выходных частот генератора управляемым напряжением 11, который обычно задается выбором значений внешних RC-цепочек (на фигуре 2 не показаны).

Работоспособность предлагаемого технического решения экспериментально проверена и подтверждена испытаниями действующих макетов дифференциального измерительного преобразователя.

Дифференциальный измерительный преобразователь, содержащий два генератора частотных сигналов с частотозадающими элементами, выходы которых соединены со входами формирователя сигналов разностной частоты, отличающийся тем, что дополнительно введен блок коррекции, состоящий из последовательно соединенных делителя частоты и умножителя частоты, вход которого соединен с выходом формирователя сигналов разностной частоты, а его группа входов является группой входов устройства, выходом которого является выход делителя частоты.

Изобретение относится к измерительной технике. Техническим результатом является обеспечение высокой точности измерения частоты входного сигнала в условиях наличия различного рода помех и упрощения схемы.

Устройство и способ для спекания порошкового материала // 2646518

Изобретение относится к устройству и способу спекания порошкового материала. Указанное устройство содержит рабочую камеру, пресс для уплотнения спекаемого порошка, соединенный с верхним электродом и нижним электродом, при этом оно выполнено с возможностью размещения в пресс-форме между упомянутыми электродами спекаемого порошка, причем к верхнему и нижнему электродам подсоединен емкостный контур с блоком питания и с сильноточным переключателем для замыкания упомянутого емкостного контура через спекаемый образец.

Радиально-распределенный сумматор импульсов // 2642805

Изобретение относится к средствам формирования мощных прямоугольных высоковольтных импульсов наносекундной и субмикросекундной длительности в ускорительной технике.

Компаратор токов с гистерезисом // 2642339

Изобретение относится к области вычислительной техники и может использоваться в датчиковых системах, нейронных сетях, устройствах передачи информации. Технический результат заключается в обеспечении сравнения двух входных токовых сигналов Ix1, Ix2 с гистерезисом по входу Ix1 и возможностью регулирования.

Токовый элемент ограничения многозначной выходной логической переменной // 2640740

Изобретение относится к области вычислительной техники, автоматики и может использоваться в различных цифровых структурах и системах автоматического управления и передачи информации.

Многоканальный компаратор напряжения с гальванически изолированными каналами // 2618356

Изобретение относится к системам автоматического управления и контроля. Многоканальный компаратор напряжения с гальванически изолированными каналами содержит генератор тактовых импульсов, двоичный счетчик номера контролируемого канала, дешифратор, ОЗУ кодов значений контролируемых напряжений и кода вида контроля, ЦАП, компаратор напряжения, цифровой логический элемент «Исключающее ИЛИ», триггер фиксации выхода напряжения за установленное значение, аналоговый мультиплексор, шину запуска устройства, магистраль выбора напряжения, магистраль опроса напряжения, магистраль кода предельного значения напряжения, резисторы, ограничивающие броски входного тока при изменении входного напряжения, оптопары транзисторные, конденсаторы, диоды защиты от обратного напряжения, импульсные трансформаторы, переменные резисторы.

Импульсный селектор // 2595960

Изобретение относится к импульсной технике. Техническим результатом является уменьшение аппаратурных затрат.

Импульсный селектор // 2580804

Изобретение относится к импульсной технике. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей за счет обеспечения воспроизведения операций, где есть длительности положительных импульсных сигналов, синхронизированных по переднему фронту.

Устройство формирования сигналов управления (2 варианта) // 2580476

Предлагаемая группа изобретений относится к области электронной техники и может быть использована в системах управления, где требуется высокая надежность выполнения заданного режима, например, в системах управления космическими аппаратами, в авиационной технике и в других системах.

Система стабилизации задержки // 2580445

Изобретение относится к импульсной технике и может использоваться для синхронизации генераторов импульсных напряжений. Достигаемый технический результат - стабилизация задержки последовательности импульсов независимо от частоты их следования.

Генератор широкополосных сигналов // 2656840

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве формирователей сигналов в передатчиках устройств связи различного назначения. Технический результат заключается в обеспечении формирования широкополосного сигнала с синфазными частотными составляющими с равномерной АЧХ за время, соизмеримое со значением периода, соответствующего нижней частоте сигнала.

Цифровой синтезатор частот с высокой линейностью закона изменения частоты // 2635278

Изобретение относится к электронно-вычислительной технике и радиотехнике, предназначено для синтеза частотно-модулированных сигналов и может быть использовано в системах радиолокации и связи.

Цифровой накопитель со сквозными переносами // 2629639

Изобретение относится к электронно-вычислительной технике, предназначено для синтеза пачек прямоугольных импульсов и может быть использовано в системах радиолокации и навигации.

Удвоитель частоты синусоидального сигнала // 2581569

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в радиопередающих устройствах. Технический результат - увеличение амплитуды тока на нагрузке.

Цифровой вычислительный синтезатор частотно-модулированных сигналов // 2566962

Изобретение относится к электронно-вычислительной технике и радиотехнике, предназначено для синтеза сложных частотно-модулированных сигналов и может быть использовано в радиолокации и системах связи.

Цифровой синтезатор частот для многочастотной телеграфии // 2566961

Изобретение относится к электронно-вычислительной технике и радиотехнике. Технический результат заключается в повышении быстродействия и возможности формирования сигналов для многочастотной телеграфии.

Утроитель частоты // 2565509

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве умножителя частоты. Технический результат заключается в расширении диапазона частот без изменения параметров полосковой линии за счет получения на выходе утроителя частот сигнала, частота которого втрое превышает частоту входного сигнала.

Способ генерации высокочастотных сигналов и устройство его реализации // 2494527

Изобретение относится к способу и устройству генерации высокочастотных сигналов на заданном количестве частот. Техническим результатом является повышение диапазона генерируемых колебаний, обеспечение генерации высокочастотных сигналов на заданном диапазоне частот.

Цифровой вычислительный синтезатор с быстрой перестройкой частоты // 2491710

Изобретение относится к электронно-вычислительной технике и радиотехнике, предназначено для синтеза частотно-модулированных сигналов и может быть использовано в радиолокации, навигации и современных адаптивных системах связи.

Динамическое масштабирование частоты импульсного источника питания // 2471285

Изобретение относится к импульсным источникам питания. .

Способ непрерывного контроля психофизиологического состояния водителей, перевозящих опасные грузы и пассажиров по дорогам общего пользования, система, его реализующая, и блок обработки и управления, используемый в ней // 2662293

Изобретение относится к способам и средствам мониторинга и оценки производительности человека. Средство мониторинга включает в себя: сбор данных о состоянии водителя от датчиков электроэнцефалограммы и видеокамеры, сбор данных о характере движения транспортного средства, голосовой опрос водителя, интеллектуальное отслеживание пороговых значений и динамики данных, активацию устройств, активацию бортовых приборов транспортного средства.