Мостовой измерительный преобразователь

Своз Советских

Сациалистическик

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИИЛЬСТВУ н1>779894 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(51)м Kh 3

01 R 17/10 (22} Заявлено 04.01.79 (21)2705691/18-21 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР ло делам изобретений и открытий

Опубликовано 151180. Бюллетень Мо 42

Дата опубликования описания 181-180 (53) УДК 621. 317. ,733(088.8) (72) Автор изобретения.

С.М.Колокольцев (7! ) Заявитель (54 ) МОСТОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к области автоматики и измерительной техники и может быть использовано в устройствах точного контроля и регулирования параметров, управляющих разбалансом измерительного мостового детектора, Известны автоматические мостовые измерители, содержащие мост, включенный через переключатель в цепь обратной связи резонансного усилителя и импульсный генератор, управляющий работой переключателя f1) .

Чувствительность устройства— прототипа ограничена максимально возможным значением реализуемой доб- !5 ротности колебательного контура резонансного усилителя.

Целью изобретения является повышение чувствительности мостового измерительного преобразователя. 20

Поставленная цель достигается тем, что в мостовой измерительный преобразователь, содержащий измерительный мост, резонансный усилитель, импульсный генератор и переключатель,25 выход резонансного усилителя и выход импульсного генератора подключены к входам переключателя, а выход последнего подключен к диагонали питания измерительного моста, введены сумми- 30 рующий блок и ограничитель амплитуды, причем входы суммирующего блока подключены соответственно к выходу измерительного моста и к выходу ограничителя амплитуды, вход которого подключен к выходу резонансного усилителя, а вход последнего подключен к выходу суммирующего блока.

На чертеже показана структурная электрическая схема предлагаемого изобретения.

Предлагаемый преобразователь содержит резонансный усилитель 1, настроенный на частоту, ограничитель 2 амплитуды, суммирующий блок

3, измерительный мост 4, переключатель и импульсный генератор 8, формирующий прямоугольные импульсы на-. пряжения с частотой F.

Выходной сигнал усилителя 1 через ограничитель ? амплитуды поступает на один иэ входов суммирующего блока 3, к другому входу которого подключена измерительная диагональ моста 4. Если мост сбалансирован, напря>кение в последней отсутствует и выходной сигнал суммирующего устройства, определяемый выходным сигналом ограничителя, поступает на вход усилителя 1 в фазе, соответствующей заЭ4 положительной обратной связи. Возникающие в схеме усилителя автоколебания возрастают до уровня ограничения, входного сигнала и далее поддер>киВаются на этом уровне. Таким образом, при балансе моста выходной сигнал усилителя имеет вид гармонического напряжения с частотой 1 . При поступлении на вход переключателя 5 импульсов генератора б изменяется полярность подключения через переключатель выхода резонансного усилителя к диагонали питания моста, вследствие чего фаза колебательного с частотой питающего напря>кения периодически с частотой F изменяется на Я

При разбалансе моста фазовая модуля- t5 ция питающего напряжения преобразуется в амплитудную модуляцию с частотой выходного напряжения усилителя, поскольку периодически изменяется коэффициент положительной обратной щ связи последнего. Уровень модулирующего напряжения пропорционален степени разбаланса моста, а фазовый сдвиг первой гармоники укаэанного напряжения относительно первой гармоники выходного напряжения генератора б определяет знак разбаланса.

По сравнению с устройством - прототипом предлагаемый преобразователь при одинаковой добротности колебательных контуров усилителей позволяет 3О получить значительно более высокую чувствительность к разбалансу моста.

Если мост разбалансирован, выходное напряжение резонансного усилителя известного преобразователя имеет 35 вид последовательности импульсов с периодом повторения равным 2/F и частотой заполнения . Форма оги2 бающей каждого импульса характеризуется крутым передним Фронтом и из- 4() менеиием амплитуды заполнения по закону

U(<) = U е- о е

45 где Ом— амплитуда ударного возбуждения; постоянная затухания колебательного контура при отсутствии обратной свя- 5() зи, коэффициент, определяемый обратной связью; времяd.„(t)— " йс

А„() =

ХC, где R — активное сопротивление экьивалентного контура

С вЂ” емкость контура;

g>(t) — коэффициент передачи переключателя,"

Применительно к параллельной схеме замещения колебательного контура

К вЂ” коэффициент передачи мосас та,, среднее значение коэффициента преобразования входного напряжения в выходной ток усилителя, приведенное к амплитуде первой гармоники.

Учитывая что ,н=Qp 3/c =2яр, К„= 5 qp где Q добротность колебательного контура; ) — волновое сопротивление контура;

К - коэффициент усиления по напряжению, находим:

Ц() U»>e ->"Х1(йе <К

K„(t)- Функция, определяющая последовательность энакопеременных прямоугольных импульсов одинаковой длительности с единичной амплитудой и частотой

F„a „(<) = б1и (2Щ + ч ) + - - з1>> (6% .,Ф, + Ч )+ где У вЂ” начальная фаза, характеризующая фазовый сдвиг между первыми гармониками импульсов частоты F u частоты F2

1 кк„УК„(1)И О ТТ%к,> к„) К,(ц

9 при К„- О, поэтому

U(t) Uvres "" (1- f k„(t)dtj, Приращение амплитуды эа счет воздействия обратной связи определяется выражением

-3,21Ù дМ(О = U>(! -u(<)--Rfk/ц йЕК,К„ к, ма

Информация о разбалансе характеризуется амплитудой и фазой первой гармоники импульсного напряжения с частотой F и амплитудой д0(с).

Пусть aU »>ск — максимальное значение амплитудыд0(с) . Чувствительность преобразователя тем выше, чем больше при заданном минимальном раэбалансе значение д0 щах д0„, =U (+ / > F

=Ume

"-.оc, H

ЦР„

> где с =4)2 — время нарастания амплитуды. С точки зрения увеличения чувствительности целесообразно выполнить условие Го * С - -- - где Г

Га длительность управляющих импульсов частоты F, так как при С с Г - о

779894

ОФЮЬ„е-ИкЮ К ц (Я КАК (»О» =Um KfKp Kq

Мах 2Q р

Выигрыш в происходит затухание амплитуды колебаний.

d(hu ak)

Ин уравнения -нг» г»- --о находим т1 и — — "Тогда »0 о ». таким

1 2Q Отн Ко K

>ах образом, чувствительность преобразователя при заданном раэбалансе и определенных параметрах усили-: тельной схемы, лимитируется реализуемой максимальной добротностью (, так как К н = Szp p Q

При разбалансе моста выходное напряжение резонансного усилителя предлагаемого преобразователя имеет вид амплитудно-модулированного напряжения с частотой заполнения

Амплитуда изменяется по закону при К„с- О, где Цю - амплитуда выходного напряжения при балансе моста,c(„ () — коэффициент, определяемый обратной связью вследствие, разбаланса. Максимальное значение амплитуды модулирующего напряжения чувствительности при использовании предлагаемого преобразователя определяется коэффициентомЯ= тмин

Т.

hÎл ох 2Г

Увеличение частоты f ограничено . условием устойчивой работы схемы, минимальное значение частоты F лимитируется требуемым быстродействием преобразователя. Максимальное рЕализуемое значение добротности ненагруженного колебательного контура в полосе частот 0-100 кГц не превышает

100.

Рассмотрим, для конкретности, пример использования сравниваемых преобраэователей в схеме регулирования температуры. Поскольку термометр сопротивления обычно устанавливается на объекте, достаточно удаленном от контрольной аппаратуры, задаем частоту питания моста f =5 кГц.

Тепловая инерционность термометров сопротивления определяется единица- ми-десятками секунд, тепловая инер ционность объектов регулирования, как правило, значительно больше.

Соответственно, выбираем F = 1 Гц.

Считаем, что Q =100. Тогда

2,7.3 14 -5орр

2 <оо 1

Предложение дает возможность компенсировать уменьшение добротности колебательного контура посредством увеличения отношения частот. При этомвыигрыш получается как эа счет увеличения чувствительности, так и эа счет замены .высокодабротных катушек индуктквности более простыми, технологичными и дешевыми низкодобротными катушками..Формула изобретения

Мостовой измерительный преобразователь, содержащий измерительный мост

30 резонансный усилитель, импульсный генератор и переключатель, выход резонансного усилителя и выход импульсного генератора подключены к входам переключателя, а выход последнего

Я подключен к диагонали питания измерительного моста, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности, в него введены суммирующий блок и ограничитель амплитуды, причем входы суммирующего блока подключены к выходу измерительного моста и,к выходу ограничителя амплитуды, вход:которого подключен к выходу резонансного усилителя, а вход последнего подключен к

45 выходу суммирующего блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

50 Р 577462, кл. 6 01 В 17/10, 1975

Составитель И.Бахтина

Редактор М.Кузнецова ТехредТ.Маточка Корректор Н.Григорук

Заказ 9316/9 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП"Патент", r.Óæãoðoä,óë.Ïðîåêòíàÿ,4