Измерительный преобразователь неэлектрических величин с емкостным датчиком

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХРЕСПУБЛИК А 1(51) 5 С 01 Е 27/26В,(1 4."ьП"Н ЕЛЬСТВ ыи заОБРАЗОВАТЕЛЬН С ЕМКОСТНЫМ детек ра яв ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР ПИСАНИЕ ИЗ АВТОРСКОМУ СВИ(56) Туричин А,М. и др. Электрические измерения неэлектрических величин. М.: Энергия, 1975, с. 296-297,рис. 12-11,Патент США Р 3857092.кл. 324-61, 1974.(54) ИЗМЕРЙТЕЛЬНЫЙ ПРЕНЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИДАТЧИКОМ(57) Изобретение касается измеренияпараметров электрических цепей ислужит для повышения точности ибыстродействия. Измерительный преобразователь неэлектрических величинс емкостным датчиком содержит дифференциальный конденсатор 4; предварительный усилитель 6 и синхронныйдетектор 8, причем средняя обкладкадифференциального конденсатора сое,801543351 2 дине на с входом пре два ри тель но го усилителя. Цель достигается введением в преобразователь генератора синусоидального напряжения 1, линейного инвертора 2, двух сумматоров 4 и 5 и измерительного усилителя, при этом выход генератора синусоидального напряжения соединен с первым входом первого сумматора, с входом линейного инвертора и опорным входом синхронного детектора, выход линейного инвертора соединен с первым входом второго сумматора, выход первого сумматора соединен с первой крайней обклад" кой дифференциального конденсатора, выход второго сумматора соединен с второй крайней обкладкой дифференцнапьного конденсатора 4, еыход пред- Щ варительного усилителя 6 соединен с вторым входом первого сумматора, с вторым входом второго сумматора, с входом измерительного усилителя, выход измерительного усилителя соединен с сигнальным входом синхронного тора, выход синхронного детекто" ляется выходом устройства. 1 ил.МИзобретение относится к электроизмерительной технике, может использоваться для измерения различных неэлектрических величин (перемещения,угла и т,д,) и предназначено для5преобразования изменений коэффициента передачи дифференциального конденсатора под действием измеряемой величины в изменении постоянного напряжения.Целью изобретения является повышение точности и быстродействия преобразования,На чертеже изображена блок-схема измерительного преобразователя.Преобразователь соде ржит генера тор1 синусоидального напряжения, линейныйинвертор 2, первый сумматор 3, дифференциальный конденсатор 4, второй сум матор 5, предварительный усилитель 6измерительный усилитель 7 и синхронный детектор 8 при этом выход генератора 1 синусоидального напряжения соединен с первым входом первого суммато 25ра 3, входом линейного инвертора 2 иопорным входом синхронного детектора8, выход линейного инвертора 2 соединен с первым входом второго сумматора5, выход первого сумматора 3 соединен зос первой крайней обкладкой дифференциального конденсатора 4, выход второго сумматора 5 соединен с второй крайней обкладкой дифференциального конденсатора 4, средняя обкладка дифференци-Зального конденсатора 4 соединена свходом предварительного усилителя 6,выход которого соединен с вторым входом первого сумматора 3, вторым входом второго сумматора 5 и входом измерительного усилителя 7, выход которого соединен с сигнальным входом синхронного детектора 8, выход которогоявляется выходом устройства,Преобразователь работает следующимобразом.На крайние обкладки дифференциального конденсатора 4 подаются противоФазные напряжения: на первую крайнююобкладку с генератора 1 синусоидального напряжения через сумматор 3, а навторую крайнюю обкладку через линейный инвертор 2 и сумматор 5. Ка средней обкладке дифференциального конденсатора 4 появляется некоторое синусоидальное напряжение, фаза которогоопределяется направлением разбалансадифференциального конденсатора, Этонапряжение прикладывается к входу инвертирующего предварительного усилителя 6, охваченного двумя цепями отрицательной обратной связи: первой цепью через первый сумматор 3 и верхнюю половину дифференциального конденсатора 4, второй цепью через второй сумматор 5 и нижнюю половину дифференциального конденсатора 4. Благодаря высокому коэффициенту усиления предварительного усилителя 6 на еговходеустанавливается напряжение, близкое к нулю, за счет того, что выходное напряжение предварительного усилителя 6 с помощью, сумматоров 3 и 5 увеличивает напряжение на половине дифференциального конденсатора 4 с меньшей 1емкостью и уменьшает напряжение на половине дифференциального конденсатора 4 с большей емкостью. Выходное напряг жение предварительного усилителя 6 при этом определяется выражениемС-СБ =УС +С2С -Сгде - - коэффициент передачи неС,+Снагруженного дифференциального конденсатора, за"питанного равными противоФазными напряжениями;О - амплитуда напряжения напвыходе предварительногоусилителя 6;Б - амплитуда выходного напряжения генератора 1 синусоидального напряжения;С - емкость между первой крайней и средней обкладкамидифференциального конденсатора 4;С, - емкость между второй крайней и средней обкладкамидифференциального конденсатора 4.Таким образом получается переменное синусоидальное напряжение, пропорциональное коэффициенту передачи дифФеренциального конденсатора 4, причем это напряжение с малой постоянной времени отслеживает изменения коэффициента передачи дифференциального конденсатора 4, так как цепи обратной связи предварительного усилителя 6 не содержат инерционных звеньев.Для измерения малых неэлектрических величин (перемещений, углов и т.д.) переменное напряжение с предвакоэффициент усиления измерительного усилителя 7; коэффициент преобразования синхронного детектора 8; амплитуда генератора 1 синусоидального напряжения; емкость между первой крайней и средней обкладками дифференциального конденсатораемкость между второй крайней и средней обкладками дифференциального конденса- тора 20 30 коэффициент передачи ненагруженного дифференциальеного конденсатора, запитанного равными протифазныминапряжениями. Э 5 Составитель В.СтуканРедактор А.Лежнина Техред .А,Кравчук. Корректор М.Самборская Заказ 398 Подписное Тираж 550 ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. ч/5е е ю е е е е еееПроизводственно-издательский комбинат "Патент", гУжгород, ул.Гагарина, 101 5 1433 рительного усилителя Ь усиливается измерительным усилителем 7 переменного тока, что исключает влияние дрейфа напряжения смещения на выходное напряжение измерительного преобразовате 5 ля. Выходное переменное напряжение измерительного усилителя 7 линейно детектируется синхронным детектором 8 и полученное постоянное напряжение 10 является выходным сигналом измерительного преобразователя. Это напряжение определяется выражением 51Формула изобретенияИзмерительный преобразователь не- электрических величин с емкостным датчиком, содержащий дифференциальный конденсатор, предварительный усилитель и синхронный детектор причем средняя обкладка дифференциального конденсатора соединена с входом предварительного усилителя, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия преобразования, в него введены генератор оинусоидального напряжения, линейный инвертор, два сумматора и измерительный усилитель, при этом выход генератора синусоидального напряжения соединен с первым входом первого сумматора, входом линейного инвертора, опорным входом синхронного детектора, выход линейного инвертора соединен с первым входом второго сумматора, выход первого сумматора соединен с первой крайней обкладкой диФФеренциального конденсатора, выход второго сумматора соединен с второй крайней обкладкой диФФеренциального кочденсатора, выход предварительного усилителя соединен с вторым входом первого сумматора, вторым входом второго сумматора,. входом измерительного усилителя, выход измерительного усилителя соединен с сигнальным входом синхронного детектора, выход синхронного де тектора является выходом преобразователя.1