Управляемый измерительный генератор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 3 а) Н 03 В 5/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Ордена Ленина арктический иантарктический научно-исследовательский институт Государственного коми"тета СССР по гидрометеорологии иконтролю природной среды(56) 1. Новицкий П.В. и др. Цифровые приборы с частотными датчиками. "Энергия", 1970, с. 75-76.2. Авторское свидетельство СССР В 500571, кл. Н 03 В 5/00, 1973.(54)(57) УПРАВЛЯЕМЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙГЕНЕРАТОР, содержащий усилитель,между выходом и управляющим входомкоторого включена цепь автоматической регулировки усиления (АРУ),разделительный конденсатор, одинвывод которого подключен к выходуусилителя, а к другому выводу которого подключены первый выводпервого эталонного резистора, параллельный ,С -контур, и встречно,801109851 А последовательно соединенные первая и вторая обмотки связи, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений и линейности характеристики преобразования механических перемещений катушки индуктивности параллельного ЬС -контура в част ту, в него введены интегрирующая ЙС -цепь, выход которой подключен к сигнальному входу усилителя, и эталонный конденсатор, который включен между вторым выводом первого эталонного резистора и первым выводом дополнительно введенного второго эталонного резистора, второй вывод которого подключен к общей ши-не, причем первая и вторая обмотки связи включены между точкой,соединения второго вывода разделительного конденсатора с первым эталоннВм резистором и общейшиной, а параллель- ф ный 1.С -контур включен между точкой соединения эталонного конденсатора с вторым эталонным резистором и входом интегрирующей, ЙС -цепй,причем катушка индуктивности параллельногоо ,6-контура выполнена в виде регулируемой катушки индуктивности.20 Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является управляемый измерительный генератор,. содержащий усилитель, между выходом и управляющим входом которого включена цепь АРУ, разделительный конденсатор, один вывод которого под" ключен к выходу усилителя, а к другому выводу подключены первый вывод первого эталонного резистора, параллельный 1.С -контур и встречно- последовательно соединенные первая и вторая обмотки связи, а также уйравляющий резистор, причем колебательный контур выполнен на замкнутом магнитопроводе Г 23,25 30 35 Однако известный управляемый измерительный генератор в случае использования его для преобразования в частоту переменного сопротивления не активного, а индуктивного характера, например, перемещения катушки индуктивности, являющейся датчиком преобразователя механических перемещений, обаладет пониженной чувствительностью преобразования и нелинейной характеристикой вследствие того, что по сравнению с активным сопротивлением фаза тока в индуктивном сопротивлении сдвинута на 90с в результате чего нарушается баланс фаз в управляемом измерительном генераторе и ухудшаются его характеристики.Цель изобретения - повышение точности измерений и линейности характеристики преобразования механических перемещений катушки индук 40 50 55 Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для преобразования малых механических перемещений в частоту.Известен управляемый измеритель ный генератор для преобразования механических перемещений чувствительного элемента датчика в частоту с помощью переменной индуктивности с линеаризацией выходной характеристики путем профилирования формы витков переменной индуктивности 1 3.Однако управляемый измерительный генератор с такой линеаризацией при величине перемещения чувствительного элемента датчика в пределах 0,1-1 мм не обладает требуемой чувствительностью и линейностью характеристики. тивности параллельного С -контура в частоту.Для достижения поставленной цели в управляемый измерительный генератор, содержащий усилитель, между выходом и управляющим входом которого включена цепь АРУ, разделительный конденсатор, один вывод которого подключен к выходу усилителя, а к другому выводу которого подключены первый вывод первого эталонного резис тора, параллельный ЬС -контур и встречно-последовательно соединенные первая и вторая обмотки связи, выведены интегрирующая йС -цепь, выход которой подключен к сигнальному входу усилителя, и эталонный конденсатор, который включен между вторым выводом первого эталонного резистора и первым выводом дополнительно введенного второго эталонного резистора, второй вывод которого подключен к общей шине, причем первая и вторая индуктивные обмотки связи включены между точкой соединения второго вывода разделительного конденсатора с первым эталонным резис тором и общей шиной, а параллельный ЬС -контур включен между точкой соединения эталонного конденсатора с вторым эталонным резистором и входом интегрирующей ЯС -цепи, причем катушка индуктивности параллельного 1.С -контура выполнена в виде регулируемой катушки индуктивности.На чертеже представлена принципиальная электрическая схема управляемого измерительного генератора. Управляемый измерительный генератор содержит усилитель 1, параллельный 1 С -контур 2, состоящий из контурного конденсатора 3 и катушки 4 индуктивности, являющейся подвижным якорем индуктивного преоб" разователя, первую 5 и вторую 6 обмотки связи, которые являются статором индуктивного преобразователя, интегрирующую ЯС -цепь 7, состоящую из резистора 8 и конденсатора 9, разделительный конденсатор 10, первый эталонный резистор 11, второй эталонный резистор 12, эталонный конденсатор 13 и цепь АРУ 14, состоящую из разделительного 15 и фильтрующего 16 конденсаторов, выпрямительного диода 17, первого 18 и второго 19 резисторов.30 55 Устойчивая работа управляемого измерительного генератора наблюдается только при синусоидальной Управляемый измерительный генератор работает следующим образом,Усилитель 1, в качестве которого может быть использован операционный усилитель, охваченный петлей положительной обратной связи,замкнутой через параллельный 1 С -контур 2, самовозбуждается на частоте,определяемой условием баланса фази амплитуд. Согласно этому условиючастота самовозбуждения принимаеттакое значение, при котором фазовыйсдвиг сигнала по замкнутому контуру, образованному усилителем ицепью обратной связи, равен 0(или 360 ф). Полный сигнал обратнойсвязи состоит из трех векторных сла"гаемых. Первое слагаемое представляет собой опорный сигнал на первом эталонном резисторе 11, сдви- фнутый по фазе в сторону опережения на угол около 45 благодаряемкостному сопротивлению эталонного конденсатора 13, Второе слагаемое представляет собой полезныйуправляющий сигнал на катушке 4 индуктивности индуктивного преобразователя, который имеет нулевойфазовый сдвиг и амплитуду, пропорциональную механическому смещениюякоря от средней нулевой точки.Третье слагаемое составляет падениенапряжения на конденсаторе 9 интегрирующей РС -цепи 7 на сигнальном входе усилителя 1. Фаза этого 35напряжения сдвинута в сторону отставания. При сложении трех векторовфаза результирующего вектора должна иметь нулевой сдвиг, а затухание по амплитуде должно компенсироваться соответствующим коэффициентом усиления усилителя 1.Процесс установления нулевой фазыв управляемом измерительном генераторе происходит автоматически засчет перестройки по частоте до такойее величины, при которой фазы первого и третьего векторов изменяютсятак, чтобы установилось требуемоеравновесие. При этом точка равновесия по частоте определяется амплитудой выходного сигнала на катушке4 индуктивности, которая зависит отмеханического смещения якоря индуктивного преобразователяформе выходного сигнала, т.е. при отсутствии ограничения амплитуды. Такой режим работы поддерживается цепью АРУ 14 на уровне, при котором выполняется условие балансе амплитуд. Цепь АРУ 14 осуществляет выпрямление выходного сигнала выпрями- тельным диодом 17 и фильтрацию переменной составляющей цепочкой из первого резистора 18 и фильтрующего конденсатора 16. Выпрямленный ток подается в качестве сигнала отрицательной обратной связи на регулирующий вход усилителя 1. Отрицательная обратная связь по постоянному току осуществляет стабилизацию амплитуды выходного сигнала на заданном уровне и отсутствие ограничения амплитуды выходного сигнала.Повышение чувствительности предлагаемого управляемого измерительного генератора достигается благодаря тому, что индуктивный преобразова- тель механических перемещений выполнен в виде дифференциального трансформатора, который имеет значительно большее относительное (в процентах,к диапазону) приращение выходного сигнала при одинаковом перемещении катушки 4 индуктивности. Это объясняется тем, что в исходном положении катушки 4 индуктивности ее выходное напряжение в рассматриваемом случае равно нулю благодаря встречно-последовательному включению первой 5 и второй 6 индуктивных обмоток связи и взаимной компенсации их магнитных полей в средней точке. Но уже при малом смещении от точки равновесия выходнойсигнал резко возрастает.ЙОтсутствие в индуктивном преобразователе механических перемещений магнитопровода исключает возможную температурную нестабильность частоты управляемого измерительного генератора. Некоторое снижение чувствительности при этом компенсируется работой управляемого измерительного генератора на более высокой частотеТаким образом, в предлагаемом устройстве значительно повьппается точность измерений и линейность ха" рактеристики преобразования механических перемещений. От аналогичных известных управляемых измери1109851 надежностью и технологичностью впроизводстве благодаря отсутствиюэлементов настройки. Составитель В. ГавриловТехред М,Кузьма Коррект А. Тяс РедакторС. Пекарь Заказ 6098 кая наб., д. иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 тельных генераторов предлагаемоеустройство отличается более низкойстоимостью (в 2-3 раза), высокой Тираж ВНИИПИ Государ по делам из 3035, Москва, твенног ретений Ж, Ра Подписно омитета СССР открытий