Устройство для линеаризации нелинейных характеристик

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ р>997049

Сэез Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 040280 (21) 2877849/18-24

Р }М К,т з

G 06 G 7/26 с присоединением заявки №вЂ”

Государственный комитет

СССР со делам изобретений и открытий (23) ПриоритетЮ1 УДК 681.33 (088.8) Опубликовано 15,0283. Бюллетень ¹ 6

Дата опубликования описания 150233 (72) Автор . изобретения

A.È.ÐèøàH

1 З

Институт автоматики им.ХХУ съезда КПСС, 1 (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛИНЕАРИЗАЦИИ НЕЛИНЕЙНЫХ

ХАРАКТЕРИСТИК

Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике. Оно может быть использовано, например, для линеаризации характеристик интерференционных и других датчиков, описываемых синусной или косинусной зависимостью.

Известен нелинейный преобразователь .аналогового сигнала в. частоту, содержащий управляемый генератор импульсое, первый управляющий вход которого является входом преобразователя, подключенный к нему источник опорного напряжения, задающий началь. ное значение частоты, компенсатор нулевого сигнала и масштабирующий усилитель, выход которого связан с вторым управляющим входом генератора импульсов. Сигнал,, поступающий на второй управляющий Юход генератора, компенсирует нелинейность входного датчика. Там же показано выполнение генератора импульсов1 1).

Недостатками этого преобразователя являются ограниченный диапазон эффективной линеаризации и низкая точноать.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является, устройство для линеаризации нелинейных характеристик, содержащее генератор импульсов с источником опорного напряжения, компеисатор нулевого сигнала, масштабирующий усилитель и элемент коррекции нелинейности, выполненный в виде делителя напряжения 2).

В этом устройстве,при входном ана1п логовом сигнале, характеризующимся нелинейной зависимостью с возрастающей чувствительностью по отношению к преобразуемому параметру, компенсатором нулевого .сигнала смещают входной сигнал так, чтобы максимальному значению преобразуемого параметра соответствовало нулевое значение напряжения на выходе масштабирующего усилителя, и переходят к преобразованию смещенного сигнала, характеризующегося уже нелинейной зависимостью с убывающей чувствительност ью.

Коэффициент преобразования по каналу коррекции изменяется так, чтобы в целом частота на выходе была в линейной зависимости от преобразуемого параметраГ2 .

Недостатком этого устройства тоже является ограниченный диапазон линейного преобразования. Оно удовлет997049 ворительно линеаризует аналоговые сигналы, содержащие только квадратиМные составляющие, от преобразуемого параметра. При синусоидальной или косинусоидальной нелинейности вход,ного датчика получение на выходе линейной частотной зависимости возмож ., но только на начальном участке синусоидального или косинусоидального входного сигнала, в пределах изменения преобразуемого параметра от 0 до ГЦ, в то время как весь диапазон преобразуемого параметра лежит в пределах от 0 до Q/2.

Целью изобретения является расширение диапазона линеаризации. 15

Поставленная цель достигается тем, что устройство для линеаризации нелинейных характеристик, содержащие генератор импульсов, к задающему входу которого подключен источник опорного напряжения, первый управляющий вход генератора импульсов соединен с входом устройства, а выход является выходом устройства первый источник компенсирующего напряжения, выход которого подключен к первому входу. первого суммирующего усилителя, выход которого соединен с вторым управляющим входом генератора импульсов, содержит квадратор, второй суммирующий усилитель, блок извлечения квадратного ЗО корня и второй источник компенсирующего напряжения, выход которого подключен к первому входу второго суммирующего усилителя, вход устройства через квадратор связан с вторым 35 входом второго суммирующего усилителя, выход которого через блок извлечения квадратного корня связан с вторым входом первого суммирующего усилителя. 40

На фиг.1 представлена блок-схема устройства, на фиг.2 и 3 — диаграммы, поясняющие принцип линеаризации. Устройство содержит источник 1 опорного напряжения, генератор импульсов 2, квадратор 3, блок извлечения.квадратного корня 4, .суммирующие усилители 5 и 6, источники 7 и 8 компенсирующего напряжения, вход 9, выход 10.

Генератор импульсов 2 выполнен так же, как в указанных выше аналогах. Кривая 11 — синусоидальная зависимость между преобразуемым в частоту F- параметром и отображающим его аналоговым сигналом, посту» пающим на вход 9, 12 — косинусная зависимость, вырабатываемая на выходе блока 4; 13 - характеристика корректирующего сигнала U osg -1, вырабатываемого на выходе суммирую- 60 щего усилителя 6; 14 - зависимость частоты импульсов, на выходе уст. ройства от корректирующего сигнала, 15 - .результирующая зависимость частоты FF от преобразуемого параметра при работе цепи коррекции, в случае синусной характеристики входного датчика; 16 - входная косинусная зависимость; 17 - характеристика сигнала, вырабатываемог0 на выхо де блока 4; 18 « корректирующая зависимость 0 &1иМ-1, вырабатываемая на выходе суммирующего усилите-: ля 6, 19 - зависимость частоты импульсов от корректирующего сигнала, поступающего с выхода усилителя 6;

20 - результирующая зависимость частоты от преобразуемого параметра в случае косинусной амплитудной характеристики входного датчика.

Устройство работает следующим об» разом.

При воздействии входного сигнала на первый управляющий вход генератора 2 частота на его выходе изменяется на величинудЕ пропорциональную входному сигналу, относительно опорной частоты Го задаваемой источником 1.

Цепь коррекции характеристики, состоящая из блоков 3-8, вырабатывает корректирующий сигнал Ц = и -4 поступающий с выхода усилителя 6 на второй управляющий вход генератора 2.

При синусной характеристике входного датчика корректирующий сигнал соответствует зависимости СО&Х -1, а при косинусной характеристикизависимости. 5 и х - 1.

Совместное воздействие входного и корректирующего сигналов на управляющие входы генератора 2 формирует линеаризованную амплитудную характеристику, связывающую частоту импульсов с преобразуемым параметром.

Возможно применение функциональноro устройства и для линеаризации синусоидальных и косинусоидальных зависимостей в диапазонах изменения преобразуемого параметра в пределах кратных 7C/2 по отношению к рассмотренному,т.е. при (и +1 )R/2. Ъ Х.yV, где n=1,2 или зависимостей 1-.флам и или 1-С05Х с разными знаками в тех же диапазонах.

Для этого необходимо предварительно привести эти зависимости к виду, рассмотренному выше, или их инвертированием, или их вычитанием из единичного сигнала дополнительным масштабирующим усилителем.

Технико-экономический эффект использования изобретения определяется повышением точности и расширение диапазона линеаризации при незначительных затратах.

Формула изобретения Устройство для лйнеаризации нелинейных характеристик, содержащее генератор импульсов, к задающему

- 997049 входу которого подключен источник

onopsoro напряжения, первый ynpas,ляющий вход генератора имл соединен с входом устройства, а выходявляется выходом устройства, первый источник компенсирующего напряжения,. ..выирд которого подключен к первому входу первого -суммирующего усилителя, . выход которого соединен . с вторым управляющим входом генератора импульсов, о т л и ч а ю щ е е- 30 с я тем, что, с целью расширения диапазона линеаризации, устройство содержит квадратор, второй суьиирую.щнй усилитель, блок извлечения квадратного корня и второй источник компенсирующего напряжения, выход которого подключен к первому входу втФрого сувмирупщего усилителя, вход. устройства через «вадратор связан с вторым входом второго суммирующего усилителя, зыход которого через блок извлечения квадратного корня связан с вторым входом первого суммирующего усилителя. источники информации, принятые во внимание при зкспертизе

1. Авторское свидетельство .СССР

9 553632, кл. G 06 G 7/26, 1974.

2. Авторское свидетельство CCCP по заявке. Р 2686632/18-24, кл. 8 06 6 7/26,1978 (прототип).