Способ линеаризации характеристик нелинейных датчиков и устройство для его осуществления

(51 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСА ИЕ ИЗОБРЕТЕНИ б- бО и К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Специальное конструкторское бюро по проектированию приборов и средств автоматизации(56) Авторское свидетельство СССР М 864307, кл. 0 06 3 1/00, 1981.Основы построения автоматизированных систем контроля сложных объектов, /Под ред. П.И.Кузнецова. - М.: Энергия, 1969, с, 289, рис. 8-18.(54) СПОСОБ ЛИНЕАРИЗАЦИИ ХАРАКТЕРИСТИК НЕЛИНЕЙНЫХ ДАТЧИКОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к диэлькометрическим влагомерам, Цель изобретения - расширение области применения за счетлинеаризации характеристик нелинейных емкостных датчиков с различными характеристиками, Поставленная цель достигается за счет введения операции преобразования выделенной разностной частоты в пропорциональную ей величину емкости и сложения ее с емкостью нелинейного емкостного датчика. Устройство, реализующее данный способ, содержит генератор 1 опорной частоты, генератор 2 импульсов, смеситель 3, калибратор 4 импульсов, емкостный датчик 5, прео разователь 6 частоты в напряжение, прео разователь.7 напряжения в емкость сумматор 8. 2 с,п.ф-лы, 3 ил,Изобретение относится к измерительной технике, а. именно к диэлькометрическим влагомерам.Известна схема линеаризации, содержащая опорный генератор, генератор импульсов, смеситель, калибратор, цифроаналоговыйпреобразователь, сумматор.Недостатком этой схемы является невозможность линеаризации выходнойхарактеристики емкостных датчиков сразными характеристиками.Известно устройство для линеаризациифункции, содержащее блок памяти, счетчикрезультатов, генератор импульсов, узел сравнения, цифроаналоговый преобразователь,формирователь опорного сигнала, блок разрешения записи, регистр, два сумматора и элемент задержки,Недостатками этого устройства я вляются сложность и недостаточная точность,Целью изобретения является повышение точности и упрощение реализации способа,Поставленная цель достигается тем, чтопри осуществлении способа линеаризациихарактеристик нелинейных емкостных дат. чиков используют нелинейную положительную обратную связь, с помощью которойпреобразуют частоту в емкость и суммированием на входе измерительного устройства емкости обратной связи с емкостьюдатчика получают линейную выходную характеристику измерительного устройства сдатчиком,На фиг. 1 по казана устройство, с помощьюкоторого осуществляется предлагаемый способ; на фиг. 2 и 3 - графики, поясняющиепредлагаемый способ.Устройство для линеаризации характеристик нелинейных емкостных датчиков состоит из генератора 1 опорной частоты,генератора 2 импульсов, смесителя 3, калибратора 4 импульсов, емкостного датчика5, преобразователя 6 частоты в напряжение, преобразователя 7 напряжения в емкость и сумматора 8.Выходы генераторов 1 и 2 соединены сосмесителем 3, выход которого соединен свходом калибратора 4, с выхода которогообразуется положительная обратная связьчерез преобразователь 6 частоты в напряжение и преобразователь 7 напряжения вемкость, выход которого соединен с вторымвходом сумматора 8, датчик 5 соединен спервым входом сумматора, а выход сумматора - с генератором 2.Линеаризация выходной характеристики осуществляется следующим образом.При линейном увеличении входного параметра (емкости датчика 5) на выходе калибратора 4 частота последовательныхимпульсов увеличивается нелинейно(чувствительность измерительной схемыК = - уменьшается), на выходе преобраЬРзователя 6 частоты в напряжение формируется аналоговый сигнал, линейно зависящийот выходной частоты измерительного устройства. В результате подключения выхода пре 10 образователя 7 напряжения в емкость кодному из входов сумматора 8 чувствительность - измерительного устройства увеЛЕличивается по мере увеличения емкости15 датчика 5. Преобразователь 6 частоты в напряжение и преобразователь 7 напряженияв емкость включены в положительную обратную связь.На фиг. 2 показан график, характеризу 20 ющий линеаризацию выходной характеристики. Изменению измеряемого параметраЛ С на входе измерительного устройствабез обратной связи соответствует изменение выходной частоты Еб.о,с. нелинейной за 25 висимости,Согласно предлагаемому способу линеаризации характеристик нелинейныхемкостных датчиков выходная частота измерительного устройства через обратную связь30 преобразуется в емкость с нелинейной зависимостью Л Со.св результате выходная характеристика измерительного устройствапреобразуется в Ро,.Суммированием емкости обратной свя 35 зи с емкостью датчика на выходе сумматораполучаем линейную характеристику выходной частоты Ед. от измеряемого параметра ЛС,П р и м е р. Для линеаризации нелиней 40 ной выходной характеристики измерительного устройства с диэлькометрическимдатчиком в одной системе координат строят; линеаризованную характеристику и = Ю(см. кривую 1 на фиг. 3), емкостную харак 45 теристику без обратной связи и = Е 1(ЛС)(см. кривую 2 на фиг, 3), влажностную характеристику без обратной связи и = Ег(Я)(см. кривую 3 на фиг. 3), разности ординатпоследовательных точек В - А в виде отрез 50 ков а переносят вверх от соответствующихточек с линеаризованной характеристики,конечные точки О перенесенных отрезкова соединяют в виде характерной кривой иполучают оптимальную емкостную характе 55 ристику (см. кривую 4 на фиг. 3), соответствующую линеаризованной шкале влагомераконкретного назначения, реализацию оптимальной емкостной характеристики измерительного устройства конкретного назначения1732359О.С. осуществляют подбором элементов обратной связи (блоки 6 и 7).Эффективность предлагаемого способа линеаризации выходной характеристики нелинейных емкостных датчиков по сравнению с известным способом обусловлена сокращением работ по линеаризации шкалы измерительного устройства, уменьшением комплектующих элементов, повышением надежности и точности измерения. Формула изобретения 1. Способ линеаризации характеристик нелинейных датчиков, основанный на выделении разностной частоты между частотой, пропорциональной выходной характеристике нелинейного датчика, и опорной частотой, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения за счет линеаризации характеристик нелинейных емкостных датчиков с различными характеристиками, выделенную разностную частоту преобразуют в прямо пропорциональную ей величину емкости, которую суммируют с емкостью нелинейного емкостного датчика.2, Устройство для линеаризации харак теристик нелинейных датчиков, содержащее сумматор,. первый вход которого соединен с выходом нелинейного датчика, а выход подключен к управляющему входу генератора импульсов, соединенного выхо дом с первым входом смесителя, второйвход которого подключен к выходу генератора опорной частоты, а выход через калибратор импульсов подключен к входу преобразователя частоты в напряжение, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширенияобласти применения за счет линеаризации характеристик нелинейных емкостных датчиков с различными характеристиками, в него введен преобразователь напряжения в емкость, 20 подключенный входом и выходом соответственно к выходу преобразователя частоты в напряжение и второму входу сумматора.1732359 Составитель Т,ДжишкарианТехред М.Моргентал Редактор И. Горная ектор Т.Палий роизводственно-издательский комбинат "Патент город, ул.Гагарина, 101 Заказ 1584 ВНИИПИ Го Тиражтвенного комитета113035, Москва,Ж Подписноезобретениям и открытиям при ГКНТ СССРРаушская наб., 4/5