Устройство для измерения неэлектрических величин

 

Ь

О П И С А Н И--ЕИЗОБРЕТЕ Н Ия iii 47I2

Союз Советских

Социалистических

Республик

К ЯВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.11.72 (21) 1843251/18-10 с присоединением заявки № (51) М. Кл. G 01l 1/16

ГосУдаРственный комитет (23) приоритет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытнй

Опубликовано 25.06.75. Бюллетень ¹ 23

Дата опубликования описания 22.09.75 (53) УДК 531.781(088.8) (72) Авторы изобретения А. Ф. Терещенко, А. М. Денисов, И, С. Череповский и И. А. Леженин (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

ВЕЛИЧИН

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к технике электрических измерений неэлектрических величин, таких как давление газов, ускорения, усилия, перемещения и т. д., с помощью пьезоэлектрических датчиков.

Известные устройства для измерения неэлектрических величин, содержащие пьезодатчик, соединительный кабель, электрометрический усилитель, времязадающий блок и управляемый ключевои элемент, подключенный к входу электрометрического усилителя, характеризуются недостаточной точностью измерения из-за утечки заряда пьезодатчика.

Цель изобретения — повышение точности измерения путем уменьшения утечки заряда пьезодатчика.

Для этого предлагаемое устройство снабжено дополнительным конденсатором, включенным между неинвертирующим входом дифференциального электрометрического усилителя и его выходом, дополнительным управляемым ключевым элементом и источником постоянного напряжения с потенциометром, причем дополнительный управляемый ключевой элемент включен между неинвертирующим входом дифференциального электрометрического усилителя и движком потенциометра, а управляющий вход дополнительного ключевого элемента подключен к выходу времязадающего блока.

На чертеже изображена электрическая схема предлагаемого устройства.

Устроиство содержит пьезодатчик 1, соединенный при помощи экранированного кабеля

2 с инвертирующим входом 3 дифференциальным электрометрическим усилителем снабженным неинвертирующим входом 5 и

10 выходными зажимами b. Времязадающий олок 7 соединен с управляемым ключевым элементом 8. Дополнительные конденсатор 9 и управляемый ключевой элемент 10 подключены к неинвертирующему входу дифференциального электрометрического усилителя.

1!отенциометр 11 запитан от источника постоянного напряжения Еь Ь силитель 4 содержит оконечный дифференциальный усилитель постоянного тока 12 и два входных истоковых

2О повторителя на пндентичных МО11-транзисторах монолитной интегральной микросхемы

13. В частности, дифференциальный усилитель 12 может представлять собой интегральный операционныи усилитель с большим коэффициентом усиления по напряжению.

Ь этом случае масштабирующий конденсатор 14 включен между инвертирующим входом 3 и выходным зажимом 6, шунтируя ключевой элемент 8. Емкость конденсатора 9 зо выбрана равной суммарной емкости пьезо474712 датчика 1, кабеля 2 и масштабирующего конденсатора 14. В начальном положении до нагружения пьезодатчика 1 ключевые элементы 8 и IO находятся в замкнутом состоянии, благодаря чему обеспечивается исходный режим работы усилителя 4 по постоянному току. Нулевой уровень напряжения на выходных зажимах 6 обеспечивается регулировкой потенциометра 11 при первичной настройке схемы.

При выработке времязадающим блоком 7 управляющего импульса ключевые элементы

8 и 10 перебрасываются в разомкнутое состояние. Вслед за этим исследуемый объект включается, и измеряемая физическая величина воспринимается пьезодатчиком 1, который вырабатывает при этом электрический заряд. Соответствующее приращение напряжения на выходе датчика относительно первоначального исходного уровня поступает на инвертирующий вход 3 дифференциального электрометрического усилителя 4 с ослаблением, определяемым значениями емкость пьезодатчика, с одной стороны, и емкости кабеля, паразитной емкости монтажа и входной емкости МОП-транзистора, с другой.

Усиленный по мощности сигнал, снимаемый с выходных зажимов 6, в первоначальные моменты времени после размыкания ключевых элементов 8 и 10 соответствует измеряемой физической величине.

Вследствие протекания паразитных входных токов ложный электрический заряд накапливается как на инвертирующем 3, так и на неинвертирующем 5 входах усилителя 4.

Возникающие при этом паразитные приращения напряжения на каждом входе усилителя 4 передаются на входы дифференциального усилителя 12 и компенсируются в нем благодаря его разностным свойствам.

Полная компенсация имеет место в том случае, если произведение силы паразитного тока, протекающего по инвертирующему входу 3, на величину суммарной емкости пьезодатчика и кабеля равно произведению силы тока, протекающего по неинвертирующему

5 входу 5 на величину емкости дополнительного конденсатора 9.

Использование глубокой отрицательной обратной связи посредством включения масштабирующего конденсатора 14 уменьшает влияl0 ние активной или емкостной проводимости участка «вход 3 — заземленная шина питания» на передачу сигнала, а также стабилизирует коэффициент усиления электрометрического усилителя.

Предмет изобретения

Устройство для измерения неэлектрических

20 величин, содержащее пьезодатчик, соединенный с помощью экранированного кабеля с дифференциальным электрометрическим. усилителем, инвертирующий вход которого связан с масштабным конденсатором и управляе26 мым ключевым элементом, и времязадающий блок, подключенный к управляющему входу ключевого элемента, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения путем уменьшения утечки заряда пьезодатчиЗ0 ка, оно снабжено дополнительным конденсатором, включенным между неинвертирующим входом дифференциального электрометрического усилителя и его выходом, дополнительным управляемым ключевым элементом и ис_#_ точником постоянного напряжения с потенциометром, причем дополнительный управляемый ключевой элемент включен между неинвертирующим входом дифференциального электрометрического усилителя и движком

40 потенциометра, а управляющий вход дополнительного ключевого элемента подключен к выходу времязадающего блока.

474712

Составитель А. Новиков

Техред Л. Казачкова

Редактор T. Иванова

Корректор E. Рогайлина

Типография, по. Сапунова, 2

Заказ 2314/5 Изд. М 809 Тираж 902 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5