Устройство для измерения неэлектрических величин

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОУСКОМУ СВИ ВТЮЛЬСТВУ

Союз Советскмд

Социалистичвскик

Республик (ii>781 577 (61) Дополмительнье к авт. свид-ву (22) Заявлено 210977 (21) 2528157/26-21 с присоединением заявки Н9 (23) Приоритет

Опубликовано 2 З.11.80, бюллетень М 4 3

Дата опубликования описания 2 11180 (51)PA Клэ

О 01 О 5/24З

Государственный комитет

ССС Р по делам изобретений н открытий (ЗЗЗ УДК 81 ° 2. .082{088,8) (72) Авторы мзобретеммя

В.И. Лобан и В.И. Сергеев

Т т

7 (73) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

ВЕЛИЧИН

Изобретение относится к измерению и может найти применение при точном измерении неэлектрических величин с помощью частотных датчиков в цифровых приборах и информационноизмерительных системах (HHC) с большим числом контролируемых параметров.

Известны частотные преобразователи, служащие для измерения неэлектрических величин, использующие аналоговый способ линеариэации Характеристик частотных латчиков и методы температурной компенсации, содержащие недифференциальный управляемый преобразователь, неуправляемый генератор и смеситель частот (1), Недостаток такого устройстваниэкая чувствительность.

Наиболее близким к предлагаемому 4® по технической сущности является частотный преобразователь, содержащий управляемый измеряемой величиной генератор и неуправляемый генера» тор, подключенные ко входам одного смесителя, выход которого через фильтр нижних частот и дискретный делитель частоты связан с одним иэ входов ключа, установленного на входе счетчика импульсов f 2) Так ое устройств о отличае тс я простотой и надежностью, позволяет получить высокую стабильность характеристики, в нем практически исключается аддитивная и мультипликативная составляющие систематической погрешнссти иэ-за нестабильности частоты, и по сравнению с дифференциальными преобразователями обеспечивает более высокую:линейность преобразования и несколько выше чувствительность.

Однако чувствительность его все же невысока и при решении большого числа практических задач оказывается недостаточной.

Цель изобретения » повышение чувствительности устройства.

Указанная цель достигается тем, что известное устройство для измерения неэлектрических величин, содержащее управляемый измеряемсй ве- . личиной генератор и неуправляемый генератор, подключенные к входам одного смесителя, выход ноторого че» реэ фильтр нижних частот и дискретный делитель частоты связан с сдннм иэ входов ключа, установленного на входе счетчика импульсов, снаб- жено дополнительным неуправляемым

781577

4 ь

Из выражения (3) следует, что погрешность линейности, полученная ре- зультирующей функцией преобразования, 20 определяется кубичным членом разложения, Относительная погрешность линейности равна ф=(pi )х

25 Значение начального отсчета

N = n — в данном устройстве может

В

0 быть значительно уменьшено выбором коэффициента В, близким к 1, т.е.

30 при выборе частоты дополнительного неуправляемого генератора 3, близкой к начальной частоте управляемого ге.— нератора 1, действительно при В - 1 имеем N ->О. Относительная девиация о

35 дlV (1), частоты d N = щ в данном устройстве о

fe(1 +d.õ -P õ +ух ) равна (4 I генератором, дополнительным фильтром нижних частот и дополнительным смесителем, один из входов которого связан с выходом управляемого измеряемой величиной генератора, второй вмод подключен к вйходу дополйительного неуправляемого reнератора, при этом второй вход ключа связан с выходом дополнительного смесителя через дополнительный фильтр нижних частот.

На чертеже приведена функциональная блок-c>;eisa устройства для измерения неэлектрических величин.

Устройство содержит управляемый измеряемой величиной генератор 1, неуправляемые генераторы 2 и 3, которые подключены к соответствующим г смесителям 4 и 5. Смеситель 4 через фвльтр б нижних частот и смесител

5 через <рильтр 7 нижних частот и дискретный делитель 8 частоты под ключены к ключу 9 и через него к счетчику 10 импульсов.

Делитель 8, ключ 9 и счетчик 10 образуют блок 11 измерения отнсшения двух частот, в качестве которого могут быть использованы промышленный частотомер или мнсгофункциональный частотомер ИИС. Остальные элементы

1-7 образуют частотный датчик 12, Работает устройство следующим обра зом, Под воздействием относительной измеряемой величины х измеряется частота Г„управляемого генератора в соответствии с выражением где t — начальная частота при х=0; о с(.,, - коэффициенты, определяемые параметрами конкретного датчика, Разность частот af = f — f

3 ( неуправляемого f генератора 3 и уп3 равляемого f„генератора 1 выделяется при помощи смесителя 5 и фильтра

7 - ййжних- частот и через делитель

8 с коэффициентом деления и подается на один из входов ключа 9. Таким образом, в данном тракте устройства формируется пропорциональнйй измеряемой величине х иэмерйтельный интервал времени Т =,ф, Отличйтельной

Ь особенностью устройства является то, что для измерения данного интервала

"времени во втором тракте определенным образом формируется заполняющая частота дЕ., поступающая на второй вход ключа 9, Для этого в дополнительном смесителе 5 так же смешивается частота f óïðàâëÿåìîãî генератора, но с другой частотой Е

-дополнительного неуправляемого генератора 2, и дополнительным фильт- ром йижних частот выделяется разность дЕ = f — fэтих частот,,кол 2

I тбрая и используется для заполнения счетчика импульсов 10 в течейие из"мерительного интервала времени, В результате в счетчик 10 записывается число импульсов

„) 1.,- (1 " д.Х -/3Х + Д х — 8 )

2 3 (д — a - 1х -)Зх - ух )

5 r eк = — >1; В = — <1

g У2 î о

Выполняя в (2) деление многочлена на многочлен и выбирая коэффициент а — + +-, исходя из условия

10 линеаризации — исключение квадратичного члена в результирующей функции преобразователя, получаем: (3) 2

40 Второй сомножитель выражения (4) так как А > 1, а В (1, а третий сомножитель при В, близком к .единице, может быть сделан большим

45 числом, что позволяет значительно повысить чувствительность преобразования, исходя из требований конкретной задачи.

Таким образом, устройство для измерения неэлектрических величин характеризуется по сравнению с диффере н циаль нйми преобразователями с ущеатвенно более высокой JIHHeAHocTbI0 преобразования, простой и надежной конструкцией частотного датчика, использующего лишь недифференциальный управляемый измеряемой величиной преобразователь, а также обеспечивает воэможность удовлетворения условию линеаризации при разнесении ча60 стот управляемого и неуправляемых генераторов на входах обоих смесителей, а также воэможность простого аппаратурного выделения разностной частоты на выходе обоих смесителей (при A и В, близких к 1) практически

781577

Составитель И. 1 îðåëîâà

Редактор Н, Лазаренко Техред М. Петко Корректор М. немчик

Заказ 8111/41 Тираж 801 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул, Проектная, 4 исключ ая влия вне комб ине ционных ч астот. устройство позволяет повысить чувствительность преобразования, увеличивая как абсолютную, так и относительную девиацию, выходного параметра, что значительно расширяет область применения устройства, также значительно уменьшить начальное значение выходного параметра и упростить устройство исключением оборудования, предназначенного для получения и хранения выходного кода или необходимо.го для предварительного вычитания начального кода в ИИС, чтобы разгрузить, Память специализированной вычислительной машины.

Наиболее широкое применение данное устройство может найти при измерении с высокой чувствительностью неэлектрических величин с помощью ра зличных частот ных датч иков в цифровых приборах и ИИС с болЬшим числом контролируемых параметров вместо используемых в настоящее время преобразователей типа Ец-6 и др., кроме того, возможно его применение и для обработки информации с преобразОвателей напряжение-частота при измерении электрических величин.

Формула изобретения

Устроиство для измерения Йезлектрических величин, содержащее управляемый измеряемой величиной генератор и неуправляемый генератор, подключенные ко входам одного смесителя, выход которого через фильтр нижних частот и дискретный делитель частоты связан с одним из входов ключа, установленного на входе счетчика импульсов, отл ичающеес я тем, что, с целью повышения чувствительности, оно снабжено дополнительным неуправляемым генератором, дополнительным фильтром нижних частот.и дополни15 тельным смесителем, один из входов которого связан с выходом управляемого измеряемой величиной генератора, второй вход подключен к выходу дополнительного неуправляемого

2О генератора, при этом второй вход ключа связан с выходом дополнительного смесителя через дополнительный фильтр нижних частот.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. авторское свидетельство СССР

М 154730, кл, Н 03 K 13/20, 1963.

2. Ветрян В.И. и Сергеев В.И. Известия вузов, Приборостроение, 9 5, 1972, с . 27-31 (прототип) .