Измерительный преобразователь

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветкихСоцналитимекикРепублик(51) М; Кл.6 01 О 5/12 О 06 С 7/12 ГосуАарстВфннмй аоинтет СССР пО Аюйю нзОбрйтймнМ н открытий(53) УДК 5 З.087. .92(0888) Опубликовано 05.1 0.7 9 Ьюллвтень Йф 3 7 Дата опубликования описания 0510.79(54 ) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к области автоматики и измерительной техники,Известны измерительные преобразователи сигналов дифференциально- трансформаторных датчиков, преобразующие выходной сигнал датчика в сигнал постоянного тока 1.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является измерительный преобразователь, например сигналов дифференциально-трансформаторных датчиков расхода в сигнал постоянного тока, содержащий входной блок преобразования вэаим" ной индуктивности в напряжение постоянного тока, подключенный к нему широтно-импульсный преобразователь, выход которого соединен с импульсным входом амплитудного модулятора, к аналоговому входу которого подключен источник опорного напряжения 2).Недостатком известных измерительных преобразователей является их недостаточная точность. Это объясняется тем, что дифференциально-трансформаторный датчик, например, расхода имеет квадратичную зависимость взаимной индуктивности от расхода, и для получения линейной зависимос- г ти выходного сигнала постоянного тока на выходе измерительного преобразователя от измеряемого параметра(расхода) в него вводится функциональный преобразователь, назначением которого является извлечение квад"ратного корня из входного сигнала.Низкая точность измерительного преобразователя обусловлЕна низкой точностью воспроизведения функции квадратного корня в Функциональном преобразователе,Целью изобретения является повышение точности известного измерительного, преобразователя,Это достигается тем, что измерительный преобразователь, например,сигналов дифференциально-трансформаторных датчиков расхода снабжендополнительными амплитудным модулятором, двумя источниками опорногонапряжения, усилителем, делителемнапряжения, сумматором, а в широтно-импульсный преобразователь введендополнительный выходкоторый соединен с импульсным входом .дополнительного амплитудного модулятора, к суммирующему аналоговому входу которогоподключены дополнительный источник30опорного напряжения и выход делителя напряжения, выход дополнительного амплитудного модулятора через усили" тель подключен к входам упомянутого делителя и сумматора,к которому также подключены выход амплитудного модулятора и второй дополнительный истсчник опорного напряжения, а выход сумматора соединен с выходными клеммами преобразователя.Предлагаемый измерительный преобразователь (ИП) показан на чертеже.ИП содержит входной блок 1 пре" образования взаимной индуктивности н напряжение постоянного тока, выход которого подключен к входу широтно-импульсного преобразователя 2. Первый выход Вых, 1 широтно-импульсного преобразователя 2 соединен с импульсным входом Вх. 1 амплитудного модулятора 3, к аналоговому вхоДу Вх,2 которого подключен источник опорного напряжения 4, ВведенНый в широтно-импулЬсный преобразователь второй выход Вых.2 соединен с импульсным нходом Вх.1 дополнительного амплитудного модулятора 5. 25 К суммирующему аналоговому входу Вх.2 амплитудного модулятора 5 подКлючены дополнительный источник опорногб напряжения б и выход делителя напряжения 7. Выход модулятора 30 5: через введенный усилитель 8 подключен к входам делителя 7 и сумматора 9К входу сумматора 9 подклю чены также выход амплитудного модулятора 3 и второй,дополнительный источник опорного напряжения 10, ВЫход сумматора 9 соединен с выходными клеммами преобразователя.Измерительный преобразователь работает следующим образом, Входной блок 1 осуществляет преобразование взаимной индуктивности М датчика, являющейся квадратичной Функцией измеряемого параметра расхода в напряжение постоянного токаЯ в соответствии с уравнением:(= с, (1) где М - коэффициент передачи входного блока.Широтно-импульсный преобразователь 2 преобразует напряжение О н отно- сительную длительность импульсов 6, не зависящую от напряжения и частоты сети питания датчиков, так что:-ф,(,ф (2) 55 где Ъ - коэффициент передачи широтно-импульсного преобразователя,При подаче импульсный вход Вх,1 амплитудного модулятора 3 импульсов с относительной длительностью 6 с 6 О первого выхода Вых, 1 широтно-импульсного преобразователя 2, а на аналоговый вход Вх. 2 - опорного напряжения 0, от источника опорного напряжения 4 на выходе модулятора 3, у выполняющего функции множительного элемента, образуется напряжение постоянного тока:5 3 4(3) где- коэффициент передачи ам" плитудного модулятора 3. С учетом выражений (1) и (2) выходное напряжение амплитудного модулятора 3 имеет вид:03 М 11 2130 Ю (4)Таким образом, как и в известном устройстне (2), выходное напряжение модулятора 3 пропорционально вход- . нбй взаимной индуктивности М.Со второго выхода Вых. 2 широтно-импульсного преобразователя 2 на импульсный вход Вх. 1 подключенного к нему дополнительного амплитудного модулятора 5 поступают импульсы с относительной. длительностью 6 . Аналоговый вход Зх. 2 модулятора 5 выполнен суммирующим. На нем образуется алгебраическая сумма двух напряжений: опорного напряжения 06 от дополнительного источника опорного напряжения б и выходного напряжения О введенного делителя напряжения 7. Выходное напряжение постоянного тока 05 дополнительного амплитудного модулятора 5, как множительного элемента, будет иметь нид:=М 6( -( ), (5) где М 5- коэффициент передачи амплитудного модулятора 5. Выходное напряжение амплитудного модулятора 5 усиливается подключенным к нему усилителем 8 с коэффициентом усилениятак что:а = ( 85 ( б )На выходе подключенного к усилителю 8 делителя напряжения 7 с коэфФициентом деления К, напряжение Оимеет видф07-08 (7)На основании выражений (5), (б) (7) напряжение на выходе усилителя 8 равно:5 8 Ь В 1 Ф% - %"К Й С учетом выражений (1) и (2) напряжение на выходе усилителяимеет нид:1 Я 5 9 68 (+1( К М К М4 2 7 6К входам сумматора 9 Подключены:к Вх. 1 - выход амплитудного модулятора 3, к Вх. 2 - выход усилителя 8,к Вх.хЗ - второй дополнительный источник опорного напряжения 10, вырабатывающий опорное напряжение О,С учетом ныражения (4) для выходного напряжения амплитудного модуля 690292передачи сум первому входу передачи сумвторому входу передачи сумтретьему входу НИЕ ДЛЯ ОВ,В20 о)25 тора 3 и выражения (8) для выходного напряжения усилителя 8 напряжение на выходе сумматора, а следовательно, и на выходе предлагаемого измерительного преобразователя будет иметь вид:5(9)10 где % - коэффициентматора 9 поВх. 1;коэффициент9матора 9 поВх, 2;Ь - коэФфициент9 вматора 9 поВх. 3.Представим выражевиде: е ГДЕТО в- ПОСтОЯННаЯ СОСтаВЛЯЮЩаЯовыходного напряжения.При соответствующих значениях коэффициентов 4 - хви 0 вы выходное напряжение измерительного пре образователя в рабочем диапазоне взаимной индуктивности М дифференциально-трансформаторного датчика расхода связано с входной взаимной индуктивностью М функциональной зависимостью 35 соответствующей извлечению корня квадратного из М.При этом коэффициенты передачи отдельных блоков устройства (Ъ-(в, 9Ъ 9 ) р Величины истОчникОВ ОпОр О ных найряжений (О Оь(1 о ) могут быть различ ны для к сикрет ных реализацийй устройства, обеспечивая только получение необходимых величин (-;1 и Овыхо. Для общности приведем значения коэффициентов в относительных единицах, принимая, что М=О.1; Овых=О-;1, ,так как при этом величины этих коэффициентов справедливы для любых диа О паэонов входного и выходного сигналов измерительного преобразователя::1,8595;с =2 9863 55 Иэ проведенных испытаний следует, что в измерительном преобразователе обеспечивается повышение точности преобразования выходного сигнала дифференциально-трансформаторных датчиков расхода в сигнал постоянного тока. При этом отклонение расчетной характеристики преобразования от теоретической, соответствуюшей извлечению корня квадратного из М, не превышает 0,16. Экспериментально определенное значение погрешности измерительного преобразователя не превышает 0,2, вместо 1,5% у прототипа - преобразователя НП-П 7. Формула изобретенияИзмерительный преобразователь,например, сигналов дифференциальиотрансформаторных датчиков расхода всигнал постоянного тока, содержащийвходной блок преобразования взаимной индуктивности в напряжение постоянного тока, подключенный к немуширотно-импульсный преобразователь,выход которого соединен с импульсным входом амплитудного модулятора,.к аналоговому входу которого подклю"чен источник опорного, напряжения,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности, измерительный преобразователь снабжен дополнительными амплитудным модулятором,двумя источниками Опорного напряжения, усилителем, делителем напряжения и сумматором, а в широтно-импульсный преобразователь введен дополнительный выход,. который соединен с импульсным входом дополнительного амплитудного модулятора, к суммирующему аналоговому входу которогоподключены дополнительный источникопорного напряжения и выход делителянапряжения, выход дополнительногоамплитудного модулятора через усилитель подключен к входам упомянутогоделителя и сумматора, к которому также подключены выход амплитудного модулятора и второй дополнительныйисточник Опорного напряжения, а выходсумматора соединен с выходными клеммами преобразователя.Источники информации,принятые во внимание,при экспертизе1. Патент СШГ Р 3663833,кл. С Об С 7/1, 1972.2, Измерительный преобразовательНП-П 7, ТУ 25-02/2 Яа. 949.527 ТУ/ -74,С 1(Б СПЛ, Чебоксары (прототип) .690292 Составитель А.А Техред О. Андрей к ов Корректор Г, Решетн Редактор Л.Би Заказ 59 Филиал ППП фПатент г,ужгород, ул,Проектная,4 36 Тир ЦНИИПИ Гос го дел 113035, Москв866 Подписное рственного комитета СССР изобретений и открытий Ж, Раушская наб.,д.4/5