Преобразователь малых приращений емкости или индуктивности в частоту

 

Союз Советсних

Социалист ичесних респубиии

Е ««708259 (61) Дополнительное к авт. свид-ву

Ф (22) Заявлено 15,06.76 (21) 2371791/18-21 с присоединением заявки,% 1 (23) Приоритет

2 (Опубликовано 05.01,80. Бюллетень J4 1

Дата опубликования описания 05 01. 80. (5l)М. Кл.

G 01 R 27/26

Гееудврстееннвй неинтет сеср ее делам нзобретеннй и етнритнй (53) УДК 621, . 317.335.2 (088,8) (12) Автор изобретения

Л, E. Пунин

Уральский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института абразивов и шлифования (7!) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МАЛЫХ ПРИРАШЕНИЙ

Е МКОСТИ ИЛИ ИНД У КТИ ВНОСТИ

В ЧАСТОТУ

Изобретение относится к измерительной технике, а конкретно, к частотным преобразователям емкости или индуктивности.

Оио может быть применено для лабораторных измерений емкости или индуктивнос5 тн путем сравнения их с эталонными обраэпами. Однако, с наибольшей эффективностью оно может быть использовано для произ водственных измерений перепадов различных неэлектрических величин, осуществляе.10 мых с помощью емкостных или индуктивных датчиков, например, для контроля толщины покрытий или степени пропитки различных основ, измерения степени вытяжки проката, дефектоскопических измере-! ний и т.п.

Известны преобразователи малых приращений емкости или индуктивности в на. пряжение, состоящее из двух емкостных или индуктивных датчиков, включенных в колебательные контуры измерительных

LC-генераторов, устройств для .формирования разностной частоты, частотных детекторов и индикаторов t1j.

Устройства такого рода успешно при-меняются, когда величина измеряемого прирашения существенно превышает диапа-: зон измерений собственных величин сравниваемых элементов. Однако, в перечислен« ных выше случаях, диапазон изменения собственных величин сравниваемых элементов, как правило, на несколько порядков превышает величину измеряемого прирашения. B таких случаях необходимые чувствительность и точность измерений не могут быть обеспечены вследствие не линейности частотных характеристик и нестабильности элементов преобразователя, в основном, измерительного генератора и частотного детектора.

Наиболее близким по технической сущности к описываемому изобретению является преобразователь малых приращений индуктивности или емкости в пропорциональное изменение частоты периодического напряжения, содержащий автогенератор, ключ, поочередно подключающий к генератору контролируемую и эталонную индуктив708259

20 ность, дополнительный ключ, частотный детектор, избирательный усилитель, фазочувствительный выпрямитель, реверсивный двигатель, тахогенератор и кругбвой фазовращатель. Для исключения погрешности от нелинейности частотного детектора в данном преобразователе приме нен компенсационный метод измерения— частота канала, содержащего измеря-мую индуктивность подстраивается под 10 частоту канала с эталонной индуктивностью. Поскольку частотный детектор в описываемом преобразователе используется лишь в качестве нуль-органа, его нелинейность не сказывается на точ» 1 ности измерений (2j.

В описываемом преобразователе не устранены погрешности измерения, обусловленные целинейностью частотных характеристик автогецератора и его частотной нестабильностью, поэтому такой преобразователь непригоден для измере-. ний в условиях, когда собственные величины реактивных элементов существенно изменяются в процессе измерений.

Целью настоящего изобретения является повышение точности измерений. Это достигается тем, что в преобразователь малых приращений емкости или индуктивности в частоту, содержащий преобразовательные датчики, соединенные со входами ключа, выход которого соединен со входом измерительного генератора, .а управляющий вход подключен к гене» ратору тактовых импульсов, дополнительный ключ, вход которого соединен с BbIxo» дом измерительного генератора, а управ.— ляющий вход подключен к генератору тактовых импульсов, введены реверсивный счетчнк импульсов, преобразователь код-напряжение, балансный усилитель, источник опорного напряжения и регулируемый реактивный элемент, причем счетный вход реверсивного счетчика соединен с выходом измерительного генератора, а управляющий вход подключен к генератору тактовых импульсов, вход преобразователя код-напряжение соеди. нен с выходом дополнительного ключа и управляющий вход подключен к генератору тактовых импульсов, а выход соединен с одним из входов балансного усилителя, другой вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, выход балансного усилителя

55 соединен со входом реактивного элемента, выход которого соединен со входом измерительного генератора.

На чертеже представлена функциональная электрическая схема преобразователя.

Преобразователь содержи т преобразовательные датчики 1 и 2, ключ 3, измерительный генератор 4, реверсивный счетчик

5 импульсов, дополнительный ключ 6, преобразователь 7 код-напряжение, балансный усилитель 8, источник 9 опорного напряжения, регулируемый реактивный элемент 10 (например, варикап) и генератор 11 тактовых импульсов.

В процессе измерений преобразовательные датчики 1 и 2 с помощью ключа

3, управляемого генератором 11 тактовых импульсов, поочередно подключаются к измерительному генератору 4. Таким образом, частота измерительного генератора

4 в продолжении одного из тактовых импульсов соответствует величине элемента преобразовательного датчика 1, а во время действия следующего импульса— величине элемента преобразовательного датчика 2. Указанные сигналы от измерительного генератора 4 попеременно подаются на вход реверсивного счетчика 5 импульсов, управляемого также генератором 11 тактовых импульсов. Реверсивный счетчик 5 импульсов осуществляет операцию вычитания соответствующих частот измерительного генератора 4, в результате его показания соответствуют приращению величин сравниваемых элементов преобразовательных датчиков 1 и 2. Qoполнительный ключ 6, управляемый генератором 11 тактовых импульсов и открывающийся через один тактовый импульс, выделяет из сигнала измерительного генератора 4 сигнал с частотой, соответствующей величине элемента преобразовательного датчика 1. Полученный сигнал подается на преобразователь 7 код-напряжение, где он преобразуется в напряжение соответствующей величины. Управление преобразователем 7 код-напряжение также осуществляется от генератора 11 тактовых импульсов, причем включение преобразователя 7 код-напряжение производится через один такт в момент измерения величины элемента преобразовательно-. го датчика 1. В продолжение следующего такта на выходе преобразователя .7 код-.— напряжение сохраняется напряжение, действовавшее во время предыдущего такта.

Напряжение с выхода чреобразователя

7 код-напряжение поступает на один из входов балансного усилителя 8, на другой вход которого подается напряжение от источника 9 опорного напряжения, которое

5 70 усиливается соответствующим номинальной величине элемента преобразовательного датчика 1, поэтому при отклонениях данной величины от номинала на выходе балансного усилителя 8 появляется напряжение, Это напряжение подается на регулируемый реактивный элемент 10, включенный в колебательный контур измерительного генератора 4 и изменяет величину регулируемого реактивного элемента 10 таким образом, чтобы скомпенсировать указанное отклонение. В результате частоты сигнала, соответствующего величине элемента преобразовательного датчика 1, поддерживается на заданном уровне, а в частоте сигнала, соответствующего величине элемента преобразователь ного датчика 2, компенсируется общая для обоих сигналов составляющая изменений частоты. В результате измерения производятся при весьма малых отклонениях частоты измерительного генератора 4 от номинальной величины, что позволяет исключить погрешность от нелинейности его частотной характеристики.

Кроме того, в данном преобразователе устранена погрешность, обусловленная частотной нестабильностью измерительного генератора. Все это позволяет повысить чувствительность и точность измерений.

Формула изобретения

Преобразователь малых приращений емкости или индуктивности в частоту, содержащий преобразовательные датчики, соединенные сс входами ключа, выход которого соединен со входом измерительного генератора, а управляющий вход подключен к генератору тактовых импульсов, дополнительный ключ, вход которого со-. единен с выходом измерительного генератора, а управляющий вход подключен к генератору тактовых импульсов, о тличающи йся тем, что,спелью о повышения точности измерения, в него введены реверсивный счетчик импульсов, преобразователь код-напряжение, балансный усилитель, источник опорного напряжения и регулируемый реж тивный элемент, причем счетный вход реверсивного счетчика соединен с выходом измерительного генератора, а управляющий вход подключен к генератору тактовых импульсов, вход преобразователя код-напряжение соединен

2О с выходом дополнительного ключа, управляющий вход подключен к генератору такто вых импульсов, а выход соединен с одним из входов балансного усилителя, другой вход которого соединен с выходом источ2S ника опорного напряжения, а выход балансного усилителя соединен со входом реактивного элемента, выход которого соединен со входом измерительного генератоPB„ за

Источники информапии, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 245902, кл. 5 01 R 27/26, 35 17 10 67

2. Авторское свидетельство СССР № 253924, кл. G 01 R 27/26, 15,04,68. (прототип)., НИИПИ Заказ 8477/39

Тираж 10 19 Подписное

Филиал ППП "Патент, г,Ужгород, ул. Проектная,4