Фазогенераторный измерительный преобразователь

(56) Болозн преобразова ев В.ВФункциональныетели на основе связанны- М.: Радио и связь,енераторов 982, с. 56 Авторско 523279, к свидетельство СССР С 01 П 5/243, 1974,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Изобретение может быть использовано для преобразования измеряемогофизического параметра в электрический сигнал, Цель изобретения - повышение точности преобразования и расширение динамического диапазона преобразуемых величин. Преобразовательсодержит датчик 1, управляемый генератор 2, блок 3 измерения фазы иопорный генератор 4. Введение смесителей 6 и 8, синхронизируемого генератора 7, регистратора 5 и блока 9выделения сигнала разностной частотыобеспечивает взаимную синхронизациюуправляемого и синхронизируемого генераторов 2 и 7 на комбинационныхчастотах. 3 ил.Изобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано для преобразования измеряемого физического параметра в электрический сигнал.Целью изобретения является повышение точности преобразования и расширение динамического диапазона преобразуемой величины эа счет взаимной 10 синхронизации управляемого и синхронизируемого генераторов на комбинационных частотах.На фиг.1.изображена структурная схема фазогенераторного измеритель г ного преобразователя; на фиг.2 - фазочастотные характеристики генераторов преобразователя при двух значениях параметра датчика; на фиг.З - фазочастотные характеристики генераторов преобразователя при двух значениях температуры окружающей среды.Преобразователь содержит датчик 1, управляемый генератор 2, блок З.измерения фазы, опорный генератор 4, ре гистратор 5, первый смеситель 6,синх - ронизируемый генератор 7, второй смеситель 8 и блок 9 выделения сигнала разностной частоты, причем выход датчика 1 соединен с управляющим входом 30 управляемого генератора 2, синхронизирующий вход которого соединен с выходом второго смесителя 8, а выход - с первым входом первого смесителя 6, выход которого соединен с входом синхронизируемого генератора 7, выход которого соединен с первыми входами второго смесителя 8 и блока 9 выделения сигнала разностной частоты, второй вход которогс соединен с выхо дом управляемого генератора 2, а вы - ход - с первым входом блока 3 измерения фазы, выход которого соединен с входом регистратора 5, выход опорного генератора 4 соединен с вторыми 4 Б входами первого 6 и второго 8 смеси - телей и блока 3 измерения фазы.На фиг.2 показаны: зависимость(И) фазового сдвига между выходным сигналом синхронизируемого генерато- ц ра 7 и синхронизирующим сигналом от частоты синхронизирующего сигнала - кривая 10, зависимость с, (ц) фазового сдвига между выходным сигналом управляемого генератора 2 и синхронизирующим сигналом от частоты синхронизирующего сигнала - кривая 11, зависимость с,(и) фазового сдвига между ,выходным сигналом управляемого гене0 о 2 о ф(2) ратора 2 и синхронизирующим сигналом от частоты синхронизирующего сигнала, при измененном значении параметра датчика 1 - кривая 12.На фиг,З показаны зависимости Ц,(2) и (и) - (кривые 13 и 14),снятые при двух значениях температуры окружающей среды, и зависимости Ч, (Я) и с (ы) (кривые 15 и 16), снятые при двух аналогичных значениях температуры окружающей среды.фазогенераторный измерительный преобразователь работает следующим образом.Изменение измеряемой физической величины вызывает изменение значения выходного параметра датчика 1, который, в свою очередь, изменяет парциальную частоту Я, управляемого генератора 2. Управляемый генератор 2 синхронизируется сигналом, который получается в результате смешения в смесителе 8 сигнала опорного генератора 4 с частотой Р и выходного сигнала синхронизируемого генератора 7 с частотой Я. Частота синхронизирующего сигнала равна сумме Я + И, Синхронизируемый генератор 7 синхронизируется сигналом, который получается в результате смешения в смесителе 6 сигнала опорного генератора 4 с частотой у, и выходного сигнала управляемого генератора 2 с частотой И,. Частота данного синхронизирующего сигнала равна разности И, - сд Фазовые сдвиги, которые приобретают сигналы с частотами Я, и Ю, по сравнению с соответствующими синхронизирующими сигналами с теми же частотами, определяются фазочастотными характеристиками ц,(в) управляемого генератора 2 и ц) (я) синхронизируемого генератора 7, которые приведены на фиг.2 (кривые 11 и 10 соответственно). Установившийся режим автоколебательной системы, состоящей иэ опорного генератора 4, смесителей 6 и 8, управляемого генератора 2 и синхронизируемого генератора 7, определяется следующей системой уравнений:=ф( ) = Р(М (1)Для парциальных частот Ыи И , генераторов 2 и 7 первое равенство может быть приближенным:3 13Например, для парциальных частот Яи Я при частоте сигнала опорного генератора я 1 и фазочастотных характеристиках С,(ю) и ц (я), которые приведены на фиг.2, установившийся режим определяется частотами Ю, и Я и фазовыМ сдвигом (р. Изменение парциальной частоты а до величины1И ю иэ-за изменения выходного параметра датчика 1 вызывает соответствующее смещение фазочастотной характеристики с (я) до (,(а) (кривая 1 2) . При этом установившийся режим. будет1 определяться частотами Я, и У и фазовым сдвигом Ц)Выходные сигналы генераторов 2 и 7 поступают на входы блока 9 выделения сигнала разностной частоты, выходной сигнал которого имеет частотуа =ы - Я =Я,2а фаза его равна сумме+ (, где ( - начальная фаза сигнала опорного генератора 4, а ц - величина. фазового сдвига в генераторах 2 и 7, В блоке 3 измерения фазы происходит сравнение двух сигналов с одинаковыми частотами и разными начальными фаза-. ми, причем их начальные фазы отличаются на величину (р.Таким образом, в предлагаемом фазогенераторном измерительном преобразователе происходит преобразование измеряемого параметра в величину фазового сдвига , соответствующего установившемуся режиму автоколебательной системы преобразователя.При воздействии на преобразова- . тель дестабилизирующего фактора, например температуры, фазочастотные характеристики генераторов 2 и 7 ц 7,(и) и (7(О) ( фиг.З, кривые 15 и 13) смещаются в одну сторону и занимают новое положение уОд) и ( (а) (фиг.З, кривые 16 и 14). При этом в соответствии с (1) частоты я, и ы сигналов на выходах генераторов 2 и 7 изменятся до значений я, и И , а68637 5 10 15 20 25 30 35 40 45 значение измеряемого фазового сдвига ( останется неизменным.Таким образом происходит стабилизация характеристики фаэогенераторного измерительного преобразователя и, соответственно, увеличение точности преобразования измеряемого физического параметра в электрический сигнал.Предлагаемьп преобразователь по сравнению с известным дает повышение точности более чем на порядок при низкодобротных контурах генераторов, что позволяет также расширить диапазон изменения измеряемых величин,Формула изобретения Фазогенераторный измерительный преобразователь, содержащий управляемый и опорный генераторы и блок измерения фазы, причем вход устройства для подключения датчика соедииен с управляющим входом управляемого генератора, а выход опорного генератора соединен с первым входом блока измерения фазы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона изменения измеряемой величины., в него введены два смесителя, синхронизируемый генератор, блок выделения сигнала разностной частоты и регистратор, причем выход опорного генератора соединен с первыми входами первого и второго смесителей, выход второго смесителя соединен с синхронизирующим входом управляемого генератора, выход которого соединен с вторым входом первого смесителя, выход которого соединен с входом синхронизирующего генератора, выход которого соединен с вторым входом второго смесителя и первым входом блока выделения сигнала разностной частоты, второй вход которого соединен с выходом управляемого генератора, а выход - с вторым входом блока измерения фазы, выход которого соединен с входом регистратора.ВНИИПИ п 3035, Тираж 717 осударственного елам изобретений ква, Ж, Раушс