Устройство для выявления конденсата

ПУБЛ 6 а 6 01. ОПИ САНИ Й АвГОИЯОМУ РЕТЕНИ Е ИЗсащатввс ГОСУДАРСТВЕННцй КОМИТЕТ ООПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЦТИЙ(72) Е. В. Романов и Т.И. Уаакова (71) Главная геоФизическая обсерватория им, А.И. Воейкова (53) 533,275(088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР И 540234, кл. 6 01 й 27/02, 1976,2, Автоматическая станция КРАИС. Техническое описание. Л Гидрометео издат, 1974, с, 91-96 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ КОНДЕНСАТА, содержащее соединенные по дифференциальной схеме рабочий, подключенный к входу операционного усилителя, и эталонный, снабженный подогревателем, емкостные преобразователи с источниками импульсного пи,тания, стробирующие напряжения которых сдвинуты по фазе на 180 , и схе" му совпадения, один вход которой под" соединен к выходу усилителя; о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыаения точности, чувствительности и помехоустойчивости, выхо" ды преобразователей подключены к син" Фазному.входу выполненного .по сбалан" сированной схеме с отрицательной ВС-обратной связью операционного усилителя, выход которого подключен к схеме сов" падения, выполненной в виде синхронного детектора, второй вход которого через четвертьпериодное фазосдвигаю- Е щее устройство подключен к источнику питания эталонного преобразователя.Изобретение относится к геофизическому приборостроению и может бытьприменено в автоматических станцияхили в качестве автономного выявите-.ля гололеда, росы, инея на исследуемой поверхности земли, взлетно-посадочной полосе аэродромов, на автодорогах, на проводах линий электропередач и др,Известно устройство для выявления конденсата, основанное на принципе измерения электрических характеристик исследуемой поверхности,в частности проводимости 1. 11.К недостаткам указанного устройст; 15ва относятся низкие чувствительностьи надежность результатов измерений,особенно при эксплуатации в полевыхусловиях,Наиболее близким к предлагаемому 20по технической сущности авляется устройство для выявления конденсата, содержащее соединенные по дифференциальной схеме, рабочий,. :подключенный к входу операционного усилитЕля, и эталон" 25ный, снабженный подогревателем, ем"костные преобразователи с источникомимпульсного питания, стробирующиенапряжения которых сдвинуты по Фазена 180 ф, и схему совпадения, один Зовход которой подсоединен к выходу уси.лителя23Известный датчик не позволяет различать виды конденсата в твердой Фа"зе и имеет низкую чувствительность.Цель изобретения - повышение точности выявления конденсата, чувствительности и помехоустойчивости устройства, расширение его функциональ"ных возможностей.40Поставленная цель достигается тем,что в устройстве для выявления кон"денсата, содержащем соединеннав подифференциальной схеме рабочий, подключенный к входу операционного усилителя, и эталонный, снабженный подогревателем, емкостные преобразователис источниками импульсного питания,стробирующие напряжения которых сдайнуты по фазе на 180 , и схему совпа":одения, один вход которой подсоединенк выходу усилителя, выходы преобразо"вателей гюдключены к синфазному входувыполненного по сбалансированной схе"ме с отрицательной ВС-обратной связью .операционного усилителя, выход которо 55го подключен к схеме совпадения,. выполненной в виде синхронного детекто-,ра, второй вход которого через четвертьпериодное фазосдвигающее устройство подключен к источнику питания,эталонного преобразователя.Дифференциальное включение элементов преобразователя на вход операционного усилителя (ОУ) существенноповышает чувствительность к изменениюемкости при стабильной крутизне пре"образования.Исгюльзование в блоке обработкисинхронного детектора, управляющеенапряжение которого находится в квад"ратуре с входным, позволяет подавитьреэистивную составляющую сигнала навыходе ОУ, вызванную утечками в рабо"чем элементе преобразователя, и темсамым повысить точность устройства;На чертеже показана схема предлагаемого устройства,Устройство для выявления конденсата содержит соединенные по дифференциальной схеме рабочий 1 и эталонный2 емкостные преобразователи, гюдключенные к синфазному входу операцион"ного усилителя 3, на выходе которогоустановлена схема совпадения в видесинхронного детектора 1 со смачивающим фильтром 5 на выходе. Сопротивление 6 и конденсатор 7 образуют отрицательную ВС-обратную связь выгюлненного по сбалансированной схеме операционного усилителя 3. Преобразователи .1 и 2 подключены к источникам 8и 9 импульсного питания, стробирующиенапряжения которых сдвинуты по Фазе .на 180 . Второй Вход синхронного детектора 4 гюдключен через четвертьпериодное сдвигающее устройство 1 Ок источнику 9 питания эталонного пре-.образователя, снабженного встроеннымнаправителем 11, подключенным к источнику,12 тока.Устройство работает следующим образом.При отсутствии конденсата на рабочем элементе преобразователя схемасбалансирована и разностный ток, поступающий на вход операционного усилителя, равен нулю, При появленииконденсата емкость рабочего элементапреобразователя увеличивается, появляется разностный ток, площадь которого за половину периода равна произведению амплитуды питающего напряжения на разность зарядов конденсаторов преобразователей 1 и 2, т.е,произведению амплитуды питающего напряжения на изменение емкости рабоче",го элемента преобразователя, Увели3, 1032387 4 чивая эти напряжения, до величины ог- ращении емкости длительность импульраниченных электрической прочностью сов напряжения с операционного усилипреобразователей, можно повысить кру" теля была меньше четверти периода, тизку характеристики первой ступени Если первичный преобразователь 1 преобразования - переход от измене-зашунтирован резистивной утечкой ния емкости к площади импульса тока. вследствие загрязнения поверхности, Крутизна преобразования,тем выше, выходное напряжение сигмализатора не чем выше частота питающего напряже" меняет своей величины, Разностный ток ния, однако для нормальной работы в этом случае, кроме импульсов на устройства необходимо, цтобы за чет о фронтах, повторяет форму питающего верть периода емкость чувствительного напряжения, но из-за сдвига на чет":,. элемента полностью перезарядилась. верть периода напряжения с устройстПо этой же причине устройЮво некри- ва 10, управляющего синхронным детично к крутизне Фронтов питающего тектором, резистивная составляющая прямоугольного напряжения, важно лишь 15 напряжения операционного усилителя обеспечить. полный перезаряд емкости коммутируется синхронным детектором преобразователя, посередине каждого полупериода иРаэностный ток поступает на вход вследствие взаимного вычитания в операционного усилйтеля 3, вырабаты- фильтре 5, на выходе сигнализатора вающего .напряжение, площадь которого 20 подавлена.эа полпериода пропорциональна площадивходного разностного тока и величине Конденсатор 7, в обратной связи сопротивления 6 обратной связи. Уве-, операционного усилителя растягивает личивая сопротивление бможно зна- импульсы на фронтах напряжения с опечительно повысить чувствительностьРационного усилителя и снижает их .сигнализатора, Синхронный детектор В амплитуду (при сохранении площади), .питается сдвинутым на четверть пврио- что позволяет сузить динамический да напряжением, поступающим от уст- диапазон усилителя по напряжению. При ройства 10, поэтому переходный про" достаточно широком динамическом диацесс на Фронте напряжения с опера" пазоне сигнализатор работоспособен ционного усилителя должен завершаться и без этого конденсатора. раньше, чем вентили синхронного де" Эффективность предлагаемого усттектора переключатся. На выходе де ройства заключается в повышении точ тектора напряжение имеет уже один ности, чувствительности и помехознак, и после сглаживания фильтром 5 устойчивости по сравнению с устройстна выходе сигнализатора получаем по" З 5 вом"прототипом и выражается в упро"стоянное напряжение, пропорциональ-: щении обслуживания подобных устрбйств ное площади импульсов напряжения, :и снижении расходов по обслуживанию, т.е. пропорциональное изменению ем- а также в повышении качества обслужи- кости первичного преобразователя. вания народного хозяйства информациейЧастота напряжения, питающего пре-ф об опасных явлениях, связанных с выобраэоватеяь, выбирается такой, что- падением конденсата, и снижении чис" бы при самом большом возможном при" ленности обслуживающего персонала.Составитель Ю. КоршуновРедактор А. Лежнина Техред И,Тепер Корректор Г. РешетникЗаказ 5394/49 Тираж 873 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д, 4/5филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4