Инвариантный измерительный преобразователь в виде делителя напряжения

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в приборостроении для построения параметрических измерительных преобразователей, инвариантных к изменениям параметров источников питания и другим влияющим величинам. Для повышения точности преобразования осуществляют компенсацию простоянной неинформативной составляющей в функции преобразования. При этом устройство содержит преобразователь с переменными параметрами, преобразователь с постоянными параметрами, источник питания, два повторителя напряжения на операционных усилителях, сумматор напряжений, выполненный на основе операционного усилителя и резисторах, устройство деления. Преобразователи идентичны по своему исполнению. Технический результат - повышение точности преобразования. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в приборостроении для построения параметрических измерительных преобразователей, инвариантных к измерениям параметров источника питания и другим влияющим величинам.

Известен [1] измерительный преобразователь в виде делителя напряжения, содержащего последовательно включенные измерительный преобразователь с переменными параметрами, преобразователь с постоянными параметрами и источник питания, выходом которого является напряжение на преобразователе с переменными параметрами.

Недостатком известного устройства является недостаточная точность преобразования из-за влияния на результат нестабильности параметров источника питания и нелинейность функции преобразования.

Наиболее близким к заявленному устройству является измерительный преобразователь [2] , содержащий последовательно включенные измерительный преобразователь с переменными параметрами, преобразователь с постоянными параметрами и источник питания, выходом которого является напряжение на преобразователе с переменными параметрами.

Недостатком известного устройства является недостаточная точность преобразования из-за постоянной неинформативной составляющей функции преобразования, нестабильности параметров источника питания и нелинейность функции преобразования.

Целью изобретения является линеаризация функции преобразования, повышение точности преобразования за счет компенсации нестабильности источника питания и постоянной неинформативной составляющей в функции преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем последовательно включенные измерительный преобразователь с переменными параметрами, преобразователь с постоянными параметрами и источник питания, общие выводы измерительного преобразователя с переменными параметрами и преобразователя с постоянными параметрами соединены с общей точкой схемы, устройство снабжено двумя повторителями напряжения на операционных усилителях, сумматором напряжений и устройством деления, причем вход одного из повторителей напряжения подключен к выводу измерительного преобразователя с переменными параметрами, соединенному с одним из полюсов источника питания, а его выход подключен к первому входу сумматора напряжений, вход другого повторителя напряжения подключен к выводу преобразователя с постоянными параметрами, соединенному со вторым полюсом источника питания, а его выход подключен ко второму входу сумматора напряжений и одному из входов устройства деления, ко второму входу которого подключен выход сумматора напряжений.

На чертеже показана схема инвариантного измерительного преобразователя в виде делителя напряжения.

Устройство содержит последовательно включенные измерительный преобразователь 1 с переменными параметрами (датчик), преобразователь 2 с постоянными параметрами, источник 3 питания. В устройство входят также два повторителя 4 и 5 напряжения на операционных усилителях, сумматор напряжений, выполненный на основе операционного усилителя 6 и резисторах 7, 8, 9 (возможно использование других схем), и устройство 10 деления, которые соединены между собой в соответствии с чертежом. Преобразователи 1 и 2 идентичны по своему исполнению, и только один из них - 1 служит датчиком.

Устройство работает следующим образом. При изменении информативного параметра первичного измерительного преобразователя 1 напряжение на нем определяется выражением где E - ЭДС источника 3 питания; Z₁ - начальное значение информативного параметра преобразователя 1; Z - отклонение значения информативного параметра преобразователя 1 от начального значения; Z₂ - номинальное значение параметра преобразователя 2, причем Z₁ = Z₂.

Напряжение на преобразователе 2 определяется выражением С выходов повторителей 5 и 4 напряжения сигналы (1) и (2) поступают на входы сумматора, выполненного на операционном усилителе 6, сигнал на выходе которого определяется выражением
где
R₁ - значение сопротивлений резисторов 7 и 8;
R₂ - значение сопротивления резистора 9.

Сигналы (3) и (2) поступают на входы устройства 10 деления, на выходе которого получаем

Как видно из выражения (4), функция преобразования данного измерительного преобразователя является линейной, не зависит от нестабильности питания и не содержит постоянной неинформативной составляющей.

Формула изобретения

Инвариантный измерительный преобразователь в виде делителя напряжения, содержащий последовательно включенные измерительный преобразователь с переменными параметрами, преобразователь с постоянными параметрами и источник питания, отличающийся тем, что общие выводы измерительного преобразователя с переменными параметрами и преобразователя с постоянными параметрами соединены с общей точкой схемы, устройство снабжено двумя повторителями напряжения на операционных усилителях, сумматором напряжений и устройством деления, причем вход одного из повторителей напряжения подключен к выводу измерительного преобразователя с переменными параметрами, соединенному с одним из полюсов источника питания, а его выход подключен к первому входу сумматора напряжений, вход другого повторителя напряжения подключен к выводу преобразователя с постоянными параметрами, соединенному с вторым полюсом источника питания, а его выход подключен к второму входу сумматора напряжений и одному из входов устройства деления, к второму входу которого подключен выход сумматора напряжений.

РИСУНКИ

Рисунок 1