Устройство для измерения неэлектрических величин

 

Союз Советскик

Социалистически«

Республик

ЬП ИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

««935700 (6I ) Дополнительное к авт. свиа-ву(5! )/Й. Кл. (22)Заявлено 19,11.80 (21) 3007159/18-21 с присоединением заявки М

G 01 В 7/00

ВеударетвеквыИ квмитет

СССР во далем кзевретеивй и ют«рытвв (23) Приоритет—

Опубликовано 15, 06, 82. Бюллетень М 22

Дата опубликования описания 15.06. 82 (53) УДК621. 317. .62(088,8) (72) Авторы изобретения

Л,Г.Темник, К.С. ПолУлЯх, М.В.Кривогин, В. К. Гусельников и М. Н. Селицкий

Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В.И.Ленина (7I ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

ВЕЛИЧИН

Изобретение относится к измерениям неэлектрических величин, в частности к измерениям перемещений, деформаций, размеров и т. и., и может быть использовано для автоматического контроля и регулирования, Известно устройство для измерения неэлектрических величин, содержащее измерительный и опорный автогенераторы,. два смесителя, усилитель низкой час" то тоты, полосовой фильтр, перестраиваемый автогенератор и индикатор.

Невысокая точность измерения в та" ком устройстве обусловлена нелинейной зависимостью частоты измерительноIS го автогенератора от выходного пара-. метра датчика и применением элементов с нелинейными характеристиками, s частности смесителями и усилителем низко частоты.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения неэлектрических величин, содержащее автогенератор с измерительным LC-контуром, в который включен датчик, второй автогенератор с опорным LC-контуром, че" тыре управляемых ключа, четыре счетчика импульсов, два дешифратора,элемент совпадения кодов, блок вычитания, блок управления и индикатор.

Формирование временных интервалов

У которое осуществляется с помощью двух генераторов, имеющих ограниченную взаимную стабильность, приводит к уходу частот автогенераторов, что влияет на длительность формируемых временных интервалов и сказывается на точности измерения.

Целью изобретения является повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения неэлектрических величин, содержащее первый и второй автогенераторы, измерительный и опорный LC-контуры первый, второй, третий и четвертый ключи, первый, второй, третий и четвертый

3 93570 счетчики, первый и второй дешифраторы, элемент совпадения кодов, блок вычитания, блок управления и индикатор, причем выходы первого и второго автогенераторав соединены со входами первого и третьего ключей соответственно, а выходы первого, второго и третьего ключей - со входами соответственно первого, второго и третьего счетчиков, при этом выход четвертого 1В ключа через последовательно соединенные блок вычитания, четвертый счетчик и второй дешифратор подсоединен

1 ко входу индикатора, выход первого счетчика - ко входу первого дешифратора, выходы второго и третьего счетчиковк первому и второму входам элемента совпадения кодов соответственно, а выход последнего подключен к первому входу блока управления, второй вход которого подсоединен к выходу первого дешифратора, первый выходк управляющим входам первого и третьего ключей одновременно, а второй

eexog - K управляющим входам sToporo д и четвертого ключей одновременно, дополнительно введены пятый, шестой, седьмой и восьмой ключи, при этом входы пятого и шестого ключей подсоединены к измерительному LC-контуру, седьмого и восьмого ключей - к опорному LC-контуру, а выходы цятого и восьмого ключей соединены со входом первого автогенератора одновременно, при этом выход последнего подключен ко входу четвертого ключа, а выходы

33 шестого и седьмого ключей - ко входам второго автогенератора, выход которого соединен со входом второго ключа, кроме того, управляющие входы пятого о и седьмого ключей соединены с первым выходом блока управления, ко второму выходу которого подключены управляющие входы шестого и восьмого ключей. !

На чертеже представлена блок-схема 1 устройства для измерения неэлектрических величин.

Устройство содержит первый и вто-. рой автогенераторы 1,2, измерительный 3 и опорный 4 LC-контуры, управля->О емые ключи 5-12, с первого по восьмой счетчики 13-16 импульсов первого. по четвертый, первый и второй дешиф" раторы 17,18, элемент 19 совпадения кодов, блок 20 вычитания, блок 21 управления и индикатор 22. Измерительный LC-контур 3 включает в себя датчик.

0 4

Устройство работает следующим образом, Задают частоты первого и второго автогенераторов 1,2 приблизител ьно равными. В первом дешифраторе 17 ус" танавливают число N, выбираемое из соотношения (2) T„=N„ t„(1+4„), где t„ t +at;

- период частоты автогенерао тора 1 с подключенным LCконтуром 3 до начала измерений; д t - приращение периода частоты первого автогенератора 1 с подключенным измерительным 1 С-контуром 3, обусловленное изменением индуктивности датчика при измерении неэлектрической величины, например, перемещения; коэффициент нестабильности частоты первого автогенератора 1, Одновременно происходит заполнение полученного временного интервала

Т1 импульсами второго автогенератора

2. Для этого импульсы со второго автогенератора 2 поступают через третий ключ 7 на вход третьего счетчика

15 импульсов и подсчитываются им и = х .аО+к2) (3) 4

1 83хном (1) где 8 — - погрешность дискретности из мерения; у — чувствительность датчика;

x — номинальное значение измеряном емой неэлектрической величины.

Излеряемая неэлектрическая величина преобразуется, например, в изменение индуктивности датчика.

При включении устройства измерительный LC"êîíòóð 3 через открытый пятый ключ 9 подключен ко входу первого автогенератора 1, с выхода которого импульсы через открытый первый ключ

5 поступают на вход первого счетчика

13 импульсов; счетчик 13 импульсов подсчитывает число йг периодов t частоты первого автогенератора 1, установленное в первом дешифраторе 17.

При этом происходит формирование первого временного интервала

00 6 где n - коэффициент преобразования измеряемой величины в число импульсов, Сигнал, соответствующий числу импульсов N9, поступает с выхода управляемого ключа 8 на вход блока 20 вычитания.

Остановка второго счетчика 14 импульсов происходит при достижении . им числа, записанного в третьем счетчике 15 импульсов, что фиксируется элементом 19 совпадения кодов, сигнал с выхода которого поступает на первый вход блока 21 управления, По ко-: манде блока 21 управления закрываются ключи 6,8,10,12 и открываются ключи 5,7,8,11, т.е. устройство воз-. вращается в исходное состояние.

В блоке 20 вычитания происходит вычитание из числа импульсов И числа йо, соответствующее числу периодов частоты автогенератора 1 с подключенным LC-контуром 3 до начала измерений.

Полученное при этом число

9357 (4) 2 2 2

30 с = Кс; ,1 1 = 24,С„ где L С - параметры контура 3;

С вЂ” параметры контура 4, то 2 2. где t — период частоты второго ав2тогенератора 2 с подключенным опорным LC-контуром 4 до начала измерений; к — коэффициент нестабильности 5

2 частоты второго автогенератора 2.

После окончания формирования временного интервала Т с выхода первого дешифратора 17 поступает команда 1О на второй вход блока 21 управления, по которой закрываются управляемые ключи 5,7,9,11 и открываются управляемые ключи 6,8,10,12, при этом

LC-контур 3 подключен через шестой 15 ключ 10 ко входу второго автогенератора 2, а LC-контур 4 через ключ 12 подключен ко входу первого автогенератора 1.

Импульсы с выхода автогенератора 3в

2 через второй ключ 6 поступают на вход второго счетчика 14 импульсов.

Счетчик 14 импульсов подсчитывает число М периодов t< частоты автогенератора 2 с подключенным LC-контуром 25

3, при этом формируется второй временной интервал

Одновременно происходит заполнение временного интервала Т> импульсами с периодом t z частоты автогенератора 1 с подключенным опорным LCконтуром 4. Число импульсов при этом 35

Т .

М - („(5) или с учетом выражений (2), (3), (4)

4в

1 н =н„ л., (6)

Из выражения (6) следует,что на число импульсов и З нестабильности генераторов не влияют, так как 45

"х И "о пропорциональное измеряемой неэлектрической величине, подсчитывается с учетом знака счетчиком 16 импульсов, преобразуется в десятичный код дешифратором 18 и фиксируется индикатором 22.

Таким образом, зависимость числа импульсов в счетчике 16 от измеряемой неэлектрической величины линейна, использование дополнительных управляемых ключей 9"12, позволяющих в одном цикле измерения подключать автогенераторы 1,2 к измерительному 3 и опорному 4 1 С-контурам таким образом, что каждый из автогенераторов поочередно выполняет роль измерительного и опорного, обеспечивает исключение влияния на длительность формируемых временных интервалов паразитного ухода частот автогенераторов 1,2.

Благодаря этому обеспечивается повышение точности не менее, чем в два, раза. ь„с„

N =N =1.

Ъ 1, (7) (8) N 3 = nL4, Lg,С, С. =const, не зависящие от

55 измеряемой неэлектрической величины

Формула изобретения

Устройство для измерения неэлектрических величин, содержащее первый и второй автогенераторы, измерительный и опорный LC-контуры, первыи, второй, третий и четвертый ключам,пер935700

l i

ВНИИПИ Заказ 4188/39 Тираж 614 Подписное филиал ППП "Патент", г ° Ужгород,ул. Проектная, 4 вый, второй, третий и четвертый счетчики, первый и второй дешифрато" ры, элемент совпадения кодов, блок вычитания, блок управления и индикатор, причем выходы первоГо и второго автогенераторов соединены с входами первого и третьего ключей соответственно, а выходы первого, второго и третьего ключей - с входами соответственно первого, второго и третьего счетчиков, при этом выход четвертого ключа через последовательно соединенные блок вычитания, четвертый счетчик и второй дешифратор подсоединен к входу индикатора, выход первого счетчика - к входу первого дешифратора, выходы второго и третьего счетчиков - к первому и второму входам элемента совпадения кодов соответственно, а выход последнего подключен к первому входу блока управления, второй вход которого подсоединен к выходу первого дешифратора, первый выход - к управляющич входам первого и третьего ключей одновременно, а второй выход - к управляющим входам второго и четвертого ключей одновременно, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности

У в него дополнительно введены пятый, шестой, седьмой и восьмой ключи, при этом входы пятого и шестого ключей подсоединены к измерительному LC10 контуру, седьмого и восьмого ключейк опорному LC-контуру, а выходы пятого и восьмого ключей соединены с входом первого автогенератора одновременно, при этом выход последнего

1$ подключен к вхоДу четвертого ключа, а выходы шестого и седьмого ключейк входам второго автогенератора, вы" ход которого соединен с входом второго ключа, кроме того, управляющие рв входы пятого и седьмого ключей сЬеди" иены с первым выходом блока управления, K второму выходу которого подключены управляющие входы шестого и восьмого ключей,