Устройство для измерения перемещений с частотным выходом

 

Союз Соеетскик

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()783566 (Sl) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 18.12.78 (21 ) 2698288/18-28 с присоединением заявки М— (23) Приоритет— (51)М; Кл.

G 01 В 7/00

Воударствоаяый комитат

СССР ао делам кзооретвквй к открытей

Опубликовано 30.11 80 Бюллетень J% 44

Дата опубликования описания 30.11.80 (53) УДК531.717 (088,8) (72) Авторы изобретения

В; К. Шакурский и 10, И, Моргунов (71) Заявитель

Тольяттинский политехнический институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

С ЧАСТОТНЫМ ВЪ|ХОДОМ

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения перемещений.

Известно устройство для измерения перемещений с частотным выходом, содержащее параметрический датчик перемещений, управляемый автогенератор и устройство коррекции нелинейности характеристики преобразования (1), Недостатками известного устройства являются низкая точность измерений и неширокий динамический диапазон измерения.

Наиболее близко: по технической сущности к изобретению устройство для измерения перемещений с частотным выходом;содержащее параметрический датчик, блок обработки сигнала датчика и регистратор (2).

Недостатками этого устройства являются невысокая точность, узкий диапазон измерения, низкое быстродействие и низкая температурная стабильность выходной частоты устройстве.

Цель изобретения — повышение точности измерения и расширение динамического диапазона.

Достигается это тем, что устройство для измерения перемещений с частотным выходом снабжено управляемым полосовыл» усилителем с неизменной при перестройке добротностью, управляющий вход которого подключен к выходу блока обработки сигнала датчика, первым и вторым смесителями, первый вход первого иэ которых подключен к выходу, а выход второго — к сигнальному входу управляемого полосового усилителя, полосовым усилителем, вход которого соединен с выходом первого смесителя, а выход — с первым входом второго смесителя, опорным генератором, выход которого подключен ко вторым входам смесителей, блоком выделения разностной частоты, входы которого соединены с выходами полосовых усилителей, а выход подключен к регистратору, На чертеже приведена блок-схема устройства для измерения перемещений, Устройство содержит параметрический датчик 1, блок 2 обработки сигнала датчика, управляемый полосовой усилитель 3, управляющий вход которого подключен к выходу датчика, первый и второй смесители 4 и 5, полосовой усилитель 6, опорныи генератор 7, 783566 выход которого подключен ко вторым входам смесителей 4 и 5, блок 8 вьщеления разностной частоты, входы которого подключены к выходам полосовых усилителей, и регистратор

9, подключенный к выходу блока 8 выделения разностной частоты.

Устройство для измерения перемещений с частотным выходом работает следующим образом.

Измеряемое перемещение посредством параметрического датчика 1 и блока 2 обработки сигнала датчика устанавливает собственную резонансную частоту управляемого полосового усилителя 3, равную F,o. Собственная резонансная частота полосового усилителя 6 равна F».

При наличии напряжения опорного генератора 7 с частотой Ез на входах смесителей 4 и 5 и достаточного коэффициента усиления полосовых усилителей 3 и 6, происходит самовозбуждение устройства, и на выходах полосовых усилителей

3 и 6 появляются напряжения.с частотами F и F, которые поступают на блок 8 вьщеления разностной частоты, а разность — на регистратор 9.

Особенностью данного устройства является

25 то, что генерируемые частоты могут быть не равны соответствующим резонансным, но находиться в полосе пропускания усилителей 3 и 6, где выполняется баланс амплитуд. Данный эффект используется для стабилизации генериру3о емых частот и коррекции нелинейной характеристики датчика. Если добротность полосовых усилителей 3 и 6 равны, то изменение F 0 вызывает изменение генерируемых частот F, и Fz в противоположные стороны для сохранения баланса фаз и соотношения частот. Таким образом, изменение величины перемещения вызывает изменение разностной частоты на выходе .блока 8. Если полосовые усилители конструктивно выполнены идентичными, то стабильность генерируемых частот равна стабильности частоты опорного генератора. При этом, если ! iQ 1 2О у 0 20 где ЬЕю и AFAR — одновременные отклонения

45 резонансных частот под воздействием различных факторов, то 1енерируемые частоты F, и F, не изменяется. Если считать, что величины

Ьрю и ЬЕ,в есть отклонения текущего значения резонансной частоты Рю, которая является

4 нелинейной функцией ат перемещения, и фиксированного значения резонансной частоты F,„, от желаемыхзначений F, и F», которые являются линейными функциями измеряемого перемещения, то получим условие линеаризации

Г2

pro Г20 откуда получаем общее выражение для F,ù, отвечающее условию линеаризации

С помощью блока 2 обработки сигнала датчика изменяется характеристика полосового усили. теля 3, что позволяет значительно расширить линейный диапазон устройства.

Описанное устройство позволяет повысить точность измерения, расширить диапазон измерения, а также получить стабильность выходной частоты, приближающуюся к стабильности частоты кварцевого гвтогенератора, Формула изобретения

Устройство для измерения перемещений с частотным выходом, содержащее параметрический датчик„блок обработки сигнала датчика ирегистратор,о-гличаюшееся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения динамического диапазона, оно снабжено управляемым полосовым усилителем с неизменной при перестройке добротностью, управляющий вход которого подключен к выходу блока обработки си нала датчика, первым и вторым смесителями., первый вход первого из которых подключен к выходу, а выход второго — к сигнальному входу управляемого полосового усилителя, полосовым усилителем, вход которого соединен с выходом первого смесителя, а выход — с первым входом второго смесителя, опорным генератором, выход которого подключен ко вторым входам смесителей, блоком вьщеления разностной частоты, входы которого соединены с выходами полосовых усилителей, а выход подключен к регистратору.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе ! . .Авторское свиде ельство СССР N 304437, кл. 6 О1 8 7/ОО, 1975, 2. Авторское свидетельство СССР N 454497 кл. (3 01 В 7/ОО, 1976 (прототип).

783566

Составитель В. Николаев

Техред Ж. Кастелевич

Редактор А. Соловьева

Корректор М. Коста

Тираж 801

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскея иаб., д. 4/5

Заказ 8525/41

Подписное

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