Устройство для измерения неэлектрических величин

О П И С А Н ИЕ ИЗОБРЕТЕ Н Ия и 1 4712 Союз Советских Социалистических Республик(61) Дополнител к авт, свид-ву 43251/18 51) М. Кл. 6 01 с присоединением заяв Государственный комитет 23) Приоритет Совета Министров СССР ньМ 2 убликовано 25,06,75. Бюлл та опубликования описани 53) УДК 531,781(0 о делам изобретений и открытнй. Терещенко, А 71) Заявител ТРОЙСТВ ИЗМЕРЕНИЯ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХВЕЛИЧИН(5 ыход змерения нежащие пьезо- электрометющий блок иподключено усилителя,точностью ьезодатчика.(22) Заявлено 04,11.72 (2 Изобретение относится к измерительноптехнике, а именно к технике электрическихизмерений неэлектрических величин, такихкак давление газов, ускорения, усилия, перемещения и т. д., с помощью пьезоэлектрических датчиков.Известные устройства для иэлектрических величин, содердатчик, соединительный кабель,рический усилитель, времязадауправляемый ключевои элемент,ный к входу электрометрическогхарактеризуются недостаточнойизмерения из-за утечки заряда т Цель изобретения - повышение точности измерения путем уменьшения утечки заряда пьезодатчика.Для этого предлагаемое устройство снабжено дополнительным конденсатором, включенным между неинвертирующим входом дифференциального электрометрического усилителя и его выходом, дополнительным управляемым ключевым элементом и источником постоянного напряжения с потенциометром, причем дополнительный управляемый ключевой элемент включен между неинвертирующим входом дифференциального электро- метрического усилителя и движком потенциометра, а управляющий вход дополнительносов, И, С. Череповский и И. А, Лежен го ключевого элемента подключен к в у времязадающего блока.На чертеже изображена электрическая схема предлагаемого устройства.Устройство содержит пьезодатчик 1, соединенный при помощи экранированного кабеля 2 с инвертирующим входом 3 дифференциальным электрометрическим усилителем снабженным неинвертирующим входом 5 и 10 выходными зажимами б. Бремязадающийолок 7 соединен с управляемым ключевым элементом 8. Дополнительные конденсатор 9 и управляемый ключевой элемент 10 подключены к неинвертирующему входу дифферен циального электрометрического усилителя.отенциометр 11 запитан от источника постоянного напряжения Еь Усилитель 4 содержит оконечный дифференциальный усилитель постоянного тока 12 и два входных истоковых 20 повторителя на пндентичных М 011-транзисторах монолитной интегральной микросхемы 13. В частности, дифференциальный усилитель 12 может представлять собой интегральный операционныи усилитель с большим ко эффициентом усиления по напряжению.Ь этом случае масштабирующий конденсатор 14 включен между инвертирующим входом 3 и выходным зажимом 6, шунтируя ключевой элемент 8. Емкость конденсатора 9 30 выбрана равной суммарной емкости пьезодатчика 1, кабеля 2 и масштабирующего конденсатора 14. В начальном положении до нагружения пьезодатчика 1 ключевые элементы 8 и 10 находятся в замкнутом состоянии, благодаря чему обеспечивается исходный режим работы усилителя 4 по постоянному току. Нулевой уровень напряжения на выходных зажимах 6 обеспечивается регулировкой потенциометра 11 при первичной настройке схемы.При выработке времязадающим блоком 7 управляющего импульса ключевые элементы 8 и 10 перебрасываются в разомкнутое состояние. Вслед за этим исследуемый объект включается, и измеряемая физическая величина воспринимается пьезодатчиком 1, который вырабатывает при этом электрический заряд. Соответствующее приращение напряжения на выходе датчика относительно первоначального исходного уровня поступает на инвертирующий вход 3 дифференциального электрометрического усилителя 4 с ослаблением, определяемым значениями емкость пьезодатчика, с одной стороны, и емкости кабеля, паразитной емкости монтажа и входной емкости МОП-транзистора, с другой,Усиленный по мощности сигнал, снимаемый с выходных зажимов 6, в первоначальные моменты времени после размыкания ключевых элементов 8 и 10 соответствует измеряемой физической величине.Вследствие протекания паразитных входных токов ложный электрический заряд накапливается как на инвертирующем 3, так и на неинвертирующем 5 входах усилителя 4. Возникающие при этом паразитные приращения напряжения на каждом входе усилителя 4 передаются на входы дифференциального усилителя 12 и компенсируются в нем благодаря его разностным свойствам.Полная компенсация имеет место в том случае, если произведение силы паразитного тока, протекающего по инвертирующему входу 3, на величину суммарной емкости пьезодатчика и кабеля равно произведению силы тока, протекающего по неинвертирующему 5 входу 5 на величину емкости дополнительного конденсатора 9.Использование глубокой отрицательной обратной связи посредством включения масштабирующего конденсатора 14 уменьшает влия ние активной или емкостной проводимостиучастка вход 3 - заземленная шина питания на передачу сигнала, а также стабилизирует коэффициент усиления электрометрического усилителя.15Предмет изобретенияУстройство для измерения неэлектрических20 величин, содержащее пьезодатчик, соединенный с помощью экранированного кабеля сдифференциальным электрометрическим усилителем, инвертирующий вход которого связан с масштабным конденсатором и управляе 25 мым ключевым элементом, и времязадающийблок, подключенный к управляющему входуключевого элемента, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности измеренияпутем уменьшения утечки заряда пьезодатчи 30 ка, оно снабжено дополнительным конденсатором, включенным между неинвертирующимвходом дифференциального электрометрического усилителя и его выходом, дополнительным управляемым ключевым элементом и исЗ 5 точником постоянного напряжения с потенциометром, причем дополнительный управляемый ключевой элемент включен между неинвертирующим входом дифференциальногоэлектрометрического усилителя и движком40 потенциометра, а управляющий вход дополнительного ключевого элемента подключен квыходу времязадающего блока,474712 Составитель А. НовиковТехред Л, Казачкова Редактор Т. Иванова Корректор Е. Рогайлина Типография, по. Сапунова, 2 Заказ 2314/5 Изд. Мц 809 Тираж 902 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5