Мостовой измерительный преобразователь

Союз Советских Сациалистическик РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ИИЛЬСТВУ н 1779894(22) Заявлено 04,01.79 (21)2705691/18-21 с присоединением заявки МУ -(23) Приоритет -Государственный комитет СССР ло делам изобретений и открытий(54) МОСТОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к области автоматики и измерительной техники и может быть использовано в устройст. вах точного контроля и регулирования параметров, управляющих разбалансом измерительного мостового детектора,Известны автоматические мостовые измерители, содержащие мост, включенный через переключатель в цепь обратной связи резонансного усилителя и импульсный генератор, управляющий работой переключателя 11 .Чувствительность устройства - прототипа ограничена максимально возможным значением реализуемой доб ротности колебательного контура резонансного усилителя.Целью изобретения является повышение чувствительности мостового измерительного преобразователя. 20Поставленная цель достигается тем, что в мостовой измерительный преобразователь, содержащий измерительный мост, резонансный усилитель, импульсный генератср и переключатель,25 выход резонансного усилителя и выход импульсного генератора подключены к входам переключателя, а выход послед" него подключен к диагонали питания измерительного моста, введены сумми рующий блок и ограничитель амплитуды, причем входы суммирующего блока подключены соответственно к выходу измерительного моста и к выходу ограничителя амплитуды, вход которого подключенк выходу резонансного усилителя, а вход последнего подключен к выходу суммирующего блока.На чертеже показана структурная электрическая схема предлагаемого изобретения.Предлагаемый преобразователь содержит резонансный усилитель 1, настроенный на частоту, ограничитель 2 амплитуды, суммирующий блок 3, измерительный мост 4, переключательи импульсный генератор 6, формирующий прямоугольные импульсы на-. пряжения с частотой Г.Выходной сигнал усилителя 1 через ограничительамплитуды поступает на один иэ входов суммирующего блока 3, к другому входу которого подключена измерительная диагональ моста 4, Если мост сбалансирован, напряжение в последней отсутствует и выходной сигнал суммирующего устройства, определяемый выходным сигналом ограничителя, поступает на вход усилителя 1 в фазе, соответствующей(М= О =4/2 Р - в С точки э вительност условие Г льность уп ты Р где студы.чувстнитьдлите часто где активное с экьивалентемкость ко - коэффициен переключат ра та положительной обратной связи. Возникающие в схеме усилителя автоколебания возрастают до уровня ограничения, входного сигнала и далее поддеркиВаются на этом уровне. Таким образом, при балансе моста выходной сигнал усилителя имеет вид гармонического напряжения с частотой 1 , При поступлении на вход переключателя 5 импульсов генератора б изменяется полярность подключения через переключатель выхода резонансного усилителя к диагонали питания моста, вследствие чего Фаза колебательного с частотойпитающего напрякения периодически с частотой Р изменяется на Я При разбалансе моста Фазовая модуля ция питающего напряжения преобразует. ся в амплитудную модуляцию с частотой выходного напряжения усилителя, поскольку периодически изменяется коэффициент положительной обратной щ связи последнего. Уровень модулирующего напряжения пропорционален степени разбаланса моста, а фазовый сдвиг первой гармоники укаэанного напряжения относительно первой гармоники выходного напряжения генератора б определяет знак разбаланса.По сравнению с устройством - прототипом предлагаемый преобразователь при одинаковой добротности колебательных контуров усилителей позволяет 30 получить значительно более высокую чувствительность к разбалансу моста,Если мост разбалансирован, выход ное напряжение резонансного усилителя известного преобразователя имеет 35 вид последовательности импульсов с периодом повторения равным 1/Р и частотой заполнения 2 . Форма оги 2бающей каждого импульса характеризуется крутым передним Фронтом и из О менеиием амплитуды заполнения по за- кону амплитуда ударного возбуждения;постоянная затухания колебательного контура при отсутствии обратной свя О зи,коэффициент, определяемый обратной связью;время 55Применительно к параллельной схеме замещения колебательного контура К - коэффициент передачи мосастаасср - среднее значение коэффициента преобразованиявходного напряжения ввыходной ток усилителя,приведенное к амплитудепервой гармоники. учитывая,что,Й=Ор, ЦС =21 фХр, Кд= 5 рСр где Я добротность колебательного контура;- волновое сопротивление контура; М- коэффициент усиления по напряжению, находим:Ц(Ф) = О е КоснПК(1)дф.(Я Кв- Функция, определяющая последовательность энакопеременных прямоугольных импульсов одинаковой длительности с единичной амплитудой и частотойГКН) =Эи (гР+Ю)+з 1 п(ЮР,+ Ч)+ где У - начальная фаза, характеризующая фазовый сдвиг между первыми гармониками импульсов частоты Р и частоты Р 21 КосКнКдЖИО 1 с 1 коскнГКп ЩО Приращение амплитуды эа счет воздействия обратной связи определяется выражением-" Р фКсс), =еще ее " к,щ. Информация о разбалансе характеризуется амплитудой и Фазой первой гармоники импульсного напряжения с частотой Р и амплитудой дО, Пусть ьО Ок - максимальное значение амплитудыдО(с) . Чувствительность преобразователя тем выше, чем больше при заданном минимальном раэбалансе значение дО си дОпеск=О 1 фсо/ Косин -")2 ОР 1 фУкщееесс м ЦРремя нарастания амплирения увеличенияи целесообразно выполо Г - где ГГавляющих импульсовк как при СсГ -асс779894 ОФЮ: Ье-ИкЮЮ цЯкрУ,дО" ОмНКос ивсхх гОГ выигрыш в происходит затухание амплитуды коле"баний,д(оудах)Иэ уравнения -Этя 7 у 1 .О находим т 1 1 О-- ,. Тогда яО г Я Я.таким1 гц Овко Кькзх е образом, чувствительность преобразователя при заданном раэбалансеи определенных параметрах усили-:тельной схемы, лимитируетсяреализуемой максимальной добротностью (, так как К н д 5 ср Р ЙПри разбалансе моста выходное напряжение резонансного усилителя предлагаемого преобразователя имеет видамплитудно-модулированного напряжения с частотой заполненияАмплитуда изменяется по закону при ,с- О, где Цю - амплитудавыходного напряжения при балансемоста,с 4 (1) - коэффициент, определяемый обратной связью вследствие,разбаланса. Максимальное значениеамплитуды модулиоующего напряжения чувствительности при использованиипредлагаемого преобразователя опре"э ВаХ Оделяетоя коэфТидиентомд,мох Я Увеличение частоты Г ограничено .условием устойчивой работы схемы,минимальное значение частоты Г лимитируется требуемым быстродействиемпреобразователя, Максимальное реализуемое значение добротности ненагруженного колебательного контура вполосе частот 0-100 кГц не превышает100,Рассмотрим, для конкретности, пример использования сравниваемых преобраэователей в схеме регулирования температуры. Поскольку термометр сопротивления обычно устанавливается на объекте, достаточно удаленном от контрольной аппаратуры, задаем частоту питания моста Г =5 кГц. Тепловая инерционность термометров сопротивления определяется единица- ми-десятками секунд, тепловая инерционность объектов регулирования, как правило, значительно больше. Соответственно, выбираем Г = 1 Гц, Считаем, что Я =100. Тогда27 314 50 оо2 со 1 Предложение дает возможность компенсировать уменьшение добротности колебательного контура посредством увеличения отношения частот, При этом.выигрыш получается как эа счет увеличения чувствительности, так и эасчет замены высокодабротных катушекиидуктквности более простыми, технологичными и дешевыми низкодобротными катушками. Формула изобретения Мостовой измерительный преобразователь, содержащий измерительный мост 30 резонансный усилитель, импульсныйгенератор и переключатель, выход резонансного усилителя и выход импульсного генератора подключены к входампереключателя, а выход последнего 35 подключен к диагонали питания измерительного моста, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности, в него введенысуммирующий блок и ограничительамплитуды, причем входы суммирующего блока подключены к выходу измерительного моста и,к выходу ограничителя амплитуды, вход:которого подключен к выходу резонансного усилителя, а вход последнего подключен к 45 выходу суммирующего блока. Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 50 Р 577462, кл. С 01 В 17/10, 1975.Составитель И.БахтинаРедактор М.Кузнецова ТехредТ.Маточка Корректор Н.ГригорукЗаказ 9316/9 Тираж 1019 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5филиал ППП"Патент", г,ужгород,ул.Проек