Преобразователь малых приращений емкости или индуктивности в напряжении

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Соцнаннстнчесинк

Республик.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) 3IRBJMHO OM376(21) 2328832/21 с присоединением заявки Ph (23) Приоритет (43) Опубликовано О5-117Ътоллетеиь Ph 41 (45) Дата опубликования описания 21.11.77

2 (Ы) М. Кл.

G01 к 27/26

Гввтвврвтввввы1 ввавтвт бвввтв Мввввтввв NN

Вв явйва ввв1 втвввв и втщытв6 (83) УДК

621 ° 317 ° 33 (088.8) P2) Авторы изобретения

Л.Е.Пулин, A C.Íå÷àåâ, Л.И.Ковалев и П.Я.Бабаев

Уральский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института абразивов . шлифова: †.,ия (54) ПГ" QEPAЭОЬ= ТЕЛЬ МАЛ&,<

ЕМКОСТИ ИЛИ ИНДУКТИВНОСТИ В НАПР Г:: =.-,,".Е

Изобретение относится к измеритегь . т" — -" чике, а именно — к частотным преобразователям емкости или индуктивности. Оно может быть использовано для лабораторных измерений емкостей или индуктивностей путем срав нения их с эталонными образцаьи .

Однако, с наибольшей эффективностью да ;-,нов устройство может быть использовано для производственных измерений перел-.дов различных неэлектрических величин с помощью емкостных или индуктивных датчиков, например, для кон.ро. -я толщины покрытий или степени про итки различных основ, измгренич стег ени вытяжки проката, дефектоскопи-.вских измерений и т.п.

Изве"1;. преобразователи малых приращений емкосrí или индуктивности в напряг:;;:.е, состоящее из двух и†костных ил.- индуктивных датчиков, включенных в колебательные контуры измерительных LC -генераторов, устройств для формирования разностной частоты, частотных детекторов и индикатороь (1) .

Устройства такого рода успешно применяются, когда величина измеряемого приращения существенно превышает диапазон изменений собственных ве. личин сравниваемых элементов. Однако в слу таях,. и.. -,"-" -..сг енных выме,. диапазон изменений собственных величин сравниваемых элементов, как правило, на несколько порядков превышает измеряемое приращение. В таких условиях нсобход:-:.:, .ыс чуBGTBv.-.åëüíîcòü и точность измерений не могут быть обеспечены вследствие нелинейности и нестабильнос -» элементов преобразо.вателя, в основном измерительного генератора и частотного детектора.

Наиболее близок к предлагаемому преобразовате:. ь, содержащий автогенератор, клю-, поочередно подключающий к генератору контролируемую и эталонную индуктивности, дополнительный ключ, час- îòíûé . детектор,,избирательный усилитель, фаэочувствительныи выпрямитель, реверсивный двигатель, тахогенератор и круговой фазовращатель (2) .

Для исключения погрешности от нелинейности частотного детектора в данном преобразователе применен компенсационный метод измерения — частота канала, содержащего измеряемую индуктивность, подстраивается под частоту канала с эталонной индуктивностью. Поскольку частотный детектор

579589

Ъ .в описываемом.преобразователе используется лишь в качестве нуль-органа, его нелинейность не сказывается на точности измерений.

1 а том преобразователе не устране,ны погрешности измерения обусловленные нелинейностью астотной характеристики автогенератора и его частотной нестабильностью. Поэтому он не пригсден для измерений в условиях, когда ссбственные величины реактивных элементов существенно изменяются в процессе измерений.

Цепь изобретения — повышение чув« ствительности устройства — достигается тем, что в преобразователь малых приращениЯ емкости или индуктивЙости в напряжение, содержащий образцовый элемент, выход которого соединен с соответствующим входом ключа, другой выход которого подсоеди- 20 няют к контролируемому элементу, выход ключа соединен с одним из входов измерительного генератора, частотный детектор, выход которого соединен со входом усилителя низкой частоты, а щ выход последнего — со входом индикатора, дополнительный ключ, один из входов которого соединен с одним из выходов генератора коммутирующего нап1.яжения, другой выход которого со- Эй единен с управляющим выходом ключа, введены смеситель, гетеродин, запоминающий блок, балансный усилитель, источник опорного напряжсни „ реактивный элемент, причем один из входов смесителя соединен с выходом измерительного генератора, другой вход подключен к выходу гетеродина, а выход смесителя соединен со входом частотного детектора, выход частотного детектора соединен с одним иэ входов дополнительного ключа, выход которо.го подключен ко входу запоминающего блока, соединенного с одним из входов балансного усилителя; другой вход балансного усилителя соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход — со входом реактивного элемента, выход которого подключен ко входу измерительного генератора.

На чертеже представлена структур- 4 ная электрическая схема преобразователя.

Преобразователь содержит обр цовый элемент 1, ключ 2, измерительный ® генератор 3, частотный детектор 4, усилитель низкой частоты 5, индикатор

6, дополнительный ключ 7, генератор коммутирующего напряжения 8, смеситель 9, гетеродин 10, запоминающий блок 11, балансный усилитель 12, ис- © точник опорного напряжения 13, регулируемый реактивный элемент 14.

В процессе измерения контролируемый элемент 15 и образцовый элемент

1 с помощью ключа 2, управляемого ге- 66 нератором комм„тиоующего напряжения

8, поо е., дно подключаются к измерит еа1ь н ому генератору 3 . Сигнал от г

«eparopa 3 подается на смеситель 9, на второй вход которого подается напряжение от гетеродина 10 . Напряжение со смесителя 9 поступает через частотный детектор 4 и усилитель низкой частоты на индикатор 6, индицнрующий величину измеряемого приращения.

Ключ 7, управляемый одним из полупериодав коммутирующего напряжения, выделяет из напряжения детектора 4 составляющую, соответствующую номиналу образцового элемента 1. Это напряжение через запоминающий блок 11, сохраняющий егоs течение следующего полупериода, подается на балансный усилитель 12, где оно сравнивается с напряжением опорного источника

13, соответствующим номиналу образцового элемента. При отклонениях указанной величины ст номинала вЫходное напряжение балансного усилителя 12 воздействует на реактивный элемент

14 таким образом, что при подключении образцового элемента 1 к генератору 3 восстанавливается заданное значение частоты, а в следующий полуп.рио., ко ;. †ен .;". „::сJ.ся аналогичные, обусловленные действием общих факторов, изменения частоты в сигнале, соответствующем номиналу контролируемг, .

Поскольку в данном преобразователе измерение ведется при весьма малых отклонениях частоты измерительного генератора и, следовательно, на весьма узком участке частотной характеристики детектора, его чувствительность повышается минимум на один порядок. Это становятся возможным благодаря приме-.ению смесителя и гетеродина, улучшающих суммарную добсхе .

Формула изобретения

Преобразователь ма ьых приращений емкости или индуктивностн в напряжение, содержащий образцовый элемент, выход которого соединен с соответствующкм входом ключа, другой вход которого подсоединяют к контролируемому элементу, выход ключа соединен с одним из входов измерительного генератора, частотный детектор, выход которого соединен со входом усилителя низкой частоты, а выход последнего — со входом индикатора, дополнительный ключ, один из входов которого соединен с одним из выходов генератора коммутирующего напряжения, другой выход которого соединен с уп1азляющим выходом ключа, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения его чувствительностй, в него введены смеситель, гетероднн, за579589

i гГ1

Составитель К.в1итиков

Техред Н.Бабурка Коррек тор B.Сердюк

Редактор Б.Федотов

Заказ 4389/43 Тираж 1101 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ун. Проектная, 4 помин аюший блок, балан сный усилитель, и<.тс чник опорного напряжения, реактивный знемент, причем один из входов <.месителя соединен с выходом измерительного генератора, другой вход смесителя подключен к выходу гегеРодина, d выход смесителя соединен

:0 вх<зд м частотного детектора, выход частотного детектора соединен с одним из входов дополнительного ключа, выход кокорого подключен ко входу запоминающего блока, соединенного с одним из входов банансного усилителя, дру< ои вх<гн банавсног усили1еня соединен с вых< >дом и<. конника с порного напряжения а выход < G входом реактивного элемен < а, выход которого подключен ко входу измеритеньно; о генератора.

Источники ин Формации, прин я кые во внимание при зк"пертизе.

1. Авкорское свидетельство СССР

М 245902, 601 7 27/26, 17.10.67.

2. Авторское сгаидетельство СССР

9 253924, G0. R 27/26, 15.04.68.