DE2539340C3

DE2539340C3 - Carrier frequency measuring amplifier

Info

Publication number: DE2539340C3
Application number: DE19752539340
Authority: DE
Inventors: Albert Ing.(Grad.) 7800 Freiburg Seifried
Original assignee: Hellige GmbH
Current assignee: GE Medical Systems Information Technologies GmbH
Priority date: 1975-09-04
Filing date: 1975-09-04
Publication date: 1980-07-31
Also published as: DE2539340A1; DE2539340B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Trägerfrequenz-Meßverstärker naeh dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a carrier frequency measuring amplifier according to the preamble of claim 1.

Das Eingangssignal eines Trägerfrequenz-Meßverstärkers ist bei Verwendung einer Meßbrücke als Meßwertaufnehmer die Diagonalspannung, die sich aus der Modulation der Trägerfrequenz mit dem Meßwert ergibt. Meßwertaufnehmer haben nun auch ohne Beaufschlagung mit der Meßgröße eine komplexe Verstimmung nach Betrag und Phase bzw. mit einer Wirk- und mit einer Blindkomponente, die aufThe input signal of a carrier frequency measuring amplifier is when using a measuring bridge as Transducer the diagonal voltage, which results from the modulation of the carrier frequency with the Measurement results. Measurement transducers now have a complex one even without the application of the measured variable Detuning according to amount and phase or with an active and a reactive component, which on

Null abgeglichen werden muß, um über einen richtigen Bezugswert zu verfügen. Dies hat vor jeder Messung oder in den Pausen zwischen den einzelnen Messungen zu geschehen.Zero must be matched in order to have a correct one To dispose of reference value. This has to be done before each measurement or in the breaks between the individual measurements to happen.

Es ist bekannt, mechanische Servomotoren für den schnellen automatischen Phasen- und Betragsabgleich zu verwenden (s, DE-PS 1284646), was besonders bei Verwendung mehrerer Trägerfrequenz-Meßverstärker für besondere Meßaufgaben ins Gewicht fällt. Die Servomotoren dienen dabei zur Einstellung von Impedanzgliedern einer von der Trägerfrequenz der Anordnung gespeisten Hilfsbrücke, die dann ausgangsseitig eine Kompensationsspannung für die Einspeisung in die Signalübertragungsleitung liefert.It is known, mechanical servomotors for fast automatic phase and magnitude adjustment to use (s, DE-PS 1284646), which is especially important when using several carrier frequency measuring amplifiers is important for special measuring tasks. The servomotors are used to adjust Impedance elements of an auxiliary bridge fed by the carrier frequency of the arrangement, which are then on the output side provides a compensation voltage for feeding into the signal transmission line.

Es ist ferner bekannt, nur die Blindspannung während des Nullabgieichs oder auch während der Messung automatisch zu kompensieren (s. DE-AS 1591989). Im letzteren Fall wurde der Abgleich der Wirkspannung manuell durchgeführt.It is also known to only use the reactive voltage during the zero adjustment or during the measurement to compensate automatically (see DE-AS 1591989). In the latter case, the comparison of the Active voltage carried out manually.

Die bekannten Verfahren haben gemeinsam, daß zur Ermittlung der Wirk- und/oder Blindspannungskomponente der Verstimmung des Meßwertaufnehmers je ein phasenempfindlicher Demodulator erforderlich ist.The known methods have in common that they are used to determine the active and / or reactive voltage components The detuning of the transducer requires a phase-sensitive demodulator is.

Demgegenüber wird mit der Erfindung das Ziel verfolgt, die Zahl der erforderlichen phasenempfindlichen Demodulatoren zu reduzieren, so daß ein solcher nur für die phasenrichtige Gleichrichtung der Signalspannung benötigt wird, des weiteren die Verwendung von logischen Schaltkreisen der Digitaltechnik zu ermöglichen und schließlich Stellmotoren mit ihrer mechanischen Trägheit und Verzögerung zu vermeiden, so daß der Nullabgleich schnellstmöglich und doch präzise in selbsttätiger Weise abläuft.In contrast, the aim of the invention is to reduce the number of required phase-sensitive Reduce demodulators, so that such only for the in-phase rectification of the signal voltage is required, furthermore the use of logic circuits of digital technology and finally servomotors with their mechanical inertia and delay to avoid, so that the zero adjustment takes place as quickly as possible and yet precisely in an automatic manner.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Maßnahmen gelöst. Die Kompensationsspannung wird abwechselnd und stufenweise aus Komponenten aufgebaut (summiert), die einerseits zu der Kompensation der Blindkomponente (Imaginärteil) und andererseits zu der Kompensation der Wirkkomponente (Realteil) der Verstimmung beitragen. Von diesen beiden Komponenten der Kompensationsspannung hat erstere eine um 90° verschobene Phase gegenüber letzterer. Der erreichte Endwert der Kompens^tionsspannung wird dann auch für die Dauer der folgenden Messung, bei der der Meßwertaufnehmer unter dem Einfluß der Meßgröße steht und ihr entsprechende Signalspannungen liefern soll, dauernd in den Signalübertragungszweig eingespeist, so daß am Ende der Signalübertrapungszweig eine von der Verstimmung des Meßwertaufnehmers unbeeinflußte Signalspannung einem Anzeigegerät oder einem Registriergerät zugeleitet werden kann.This object is achieved by the measures mentioned in the characterizing part of claim 1. The compensation voltage is built up alternately and in stages from components (summed up), on the one hand to the compensation of the reactive component (imaginary part) and on the other hand to the compensation the active component (real part) contribute to the detuning. Of these two components of the compensation voltage, the former has a phase shifted by 90 ° compared to the latter. The achieved The final value of the compensation voltage is then also for the duration of the following measurement, at which the transducer is under the influence of the measured variable and its corresponding signal voltages is to deliver, continuously fed into the signal transmission branch, so that at the end of the signal transmission branch a signal voltage unaffected by the detuning of the transducer is fed to a display device or a recording device can be.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further developments of the invention are the subject of the subclaims.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels mittels Figuren erläutert.The invention is explained using an exemplary embodiment by means of figures.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines TrägerfrequenZ'Meßverstärkers; Fig. 1 is a block diagram of a carrier frequency measurement amplifier;

Fig. 2 stellt im wesentlichen ein kombiniertes Flußdiagramm/Blockschaltbild für die Regelglieder des Abgleichteils (D) dieses Trägerfrequenz-Meßverstärkers dar;FIG. 2 essentially shows a combined flow diagram / block diagram for the control elements of the adjustment part (D) of this carrier frequency measuring amplifier;

Fig. 3 zeigt schematisch in einem Diagramm den stufenweise und abwechselnd nach der Blind- und Wirkkomponente der Kompensationsspannung vorgehenden Abgleichsvorgang in der Gaußschen Zahlenebene, Fig. 3 shows schematically in a diagram the stepwise and alternately according to the reactive and active components of the compensation voltage Adjustment process in the Gaussian number plane,

Ein Trägerfrequenz-Meßverstärker mit einer Schaltungsanordnung für den automatischen Nullabgleich umfaßt als wesentliche Teile einen Wechsel-A carrier frequency measuring amplifier with a circuit arrangement for automatic zero adjustment includes as essential parts an alternating

spannungsgenerator A für die Trägerfrequenz, den Meßwertaufnehmer B, ζ. B, in Form einer trägerfrequenzgespeisten Meßbrücke, den eigentlichen Trägerfrequenz-Meßverstärker C, den Abgleichteil D und den Anzeige- und/oder Registrierteil E. voltage generator A for the carrier frequency, the transducer B, ζ. B, in the form of a carrier frequency-fed measuring bridge, the actual carrier frequency measuring amplifier C, the adjustment part D and the display and / or registration part E.

ίο Der Trägerfrequenz-Generator A mit dem Oszillator 1 und einem nicht dargestellten Verstärker speist den Meßwertaufnehmer B, ζ. B. eine Brückenschaltung 2, dessen Ausgangsspannung Ua im Signalverstärker 5 verstärkt und dem phasenempfindlichen Demodulator 6 zugeführt wird. Vom Oszillator 1 wird über einen ersten, zum Ausgleich von unterschiedlichen Durchgangsphasenverschiebungen der Meßwertaufnehmer dienenden Phasenschieber 3 ein erster Impulsformer 4 angesteuert, der die für den phasenempfindlichen Demodulator 6 erforderliche Schaltspannung U_x liefert. Diese wir j außerdem dem ersten Eingang eines Phasendiskriminators 13 zugeleitet. ίο The carrier frequency generator A with the oscillator 1 and an amplifier (not shown) feeds the transducer B, ζ. B. a bridge circuit 2, the output voltage Ua of which is amplified in the signal amplifier 5 and fed to the phase-sensitive demodulator 6. A first pulse shaper 4, which supplies the switching voltage U _x required for the phase-sensitive demodulator 6, is actuated by the oscillator 1 via a first phase shifter 3 which is used to compensate for different phase shifts of the transducers. This is also fed to the first input of a phase discriminator 13.

Das demodulierte Ausgangssignal Ug des phasenempfindlichen Demodulators 6 wird in einem nachfolgenden Tiefpaß 7 gefiltert, und dessen Ausgangsspannung U₄ gelangt einerseits zum Anzeige- und/oder Registriergerät 8 bzw. 8a und andererseits zu einem Amplitudenkomparator 14„ der abhängig von der Polarität und Amplitude der Ausgangsspannung U₄ Signale LZ₅ an die Steuereinheit 15 abgibt. Das vom Signal verstärker 5 an seinem Ausgang bereitgestellte Signal U₀ gelangt außer zum phasenempfindlichen Demodulator 6 zu einem zweiten Impuls-The demodulated output signal Ug of the phase-sensitive demodulator 6 is filtered in a subsequent low-pass filter 7, and its output voltage U ₄ reaches the display and / or recorder 8 or 8a on the one hand and an amplitude comparator 14 'which depends on the polarity and amplitude of the output voltage U ₄ outputs signals LZ ₅ to control unit 15. The signal U ₀ provided by the signal amplifier 5 at its output reaches the phase-sensitive demodulator 6 to a second pulse

« former 11, und dessen Ausgangssignal U₂ wird dem zweiten Eingang des Phasendiskriminators 13 zugeführt, der abhängig von der Phasendifferenz zwischen den Spannungen U₁ und LZ₂ ein impuisbreitenmodu-Iiertes Steuersignal U₃ an die Steuereinheit 15 liefert.«Former 11, and its output signal U ₂ is fed to the second input of the phase discriminator 13, which supplies a pulse width modulated control signal U ₃ to the control unit 15 depending on the phase difference between the voltages U ₁ and LZ _2.

Letztere steuert den Aufbau der zum Abgleich des Meßwertaufnehmers erforderlichen Kompensationsspannung. The latter controls the build-up of the compensation voltage required to adjust the transducer.

Die Ablaufsteuerung über die Steuereinheit 15 wird durch Betätigen eines Schalters 12 (»Start Abgleich«) in Gang gesetzt (siehe auch Fig. 2), der u. a. einen Impulsgenerator 150 startet, der solange Impulse erzeugt und diese in entsprechender Zuordnung dem ersten Zähler 16 und/oder dem zweiten Zähler 17 zuleitet, wie Steuerspannungen U₃ und U₅ vomThe sequence control via the control unit 15 is set in motion (see also FIG. 2) by actuating a switch 12 (see also FIG / or the second counter 17, such as control voltages U ₃ and U ₅ from

Phasendiskriminator 13 oder vom Amplitudenkomparator 14 geliefert werden, d. h. solange der Abgleich der Verstimmung des Meßwertaufnehmers noch nicht vc'izogen ist.Phase discriminator 13 or are supplied by the amplitude comparator 14, d. H. as long as the adjustment the detuning of the transducer has not yet been removed.

Der Ausgang des ersten Zählers 16 ist mit dem Digital-Analog-Umsetzer 18 verbunden, der mit einer vom Oszillator 1 erzeugten und durch einen 90°-Phasenschieber 10 um 90° in der Phase verschobenen Spannung über die Verbindungen 26 und 26a gespeist wird. Die Ausgangsspannung U₆ des Digital-Ana-The output of the first counter 16 is connected to the digital-to-analog converter 18, which is fed with a voltage generated by the oscillator 1 and shifted by 90 ° in phase by a 90 ° phase shifter 10 via the connections 26 and 26a. The output voltage U _{6 of} the digital analog

bü log'Wandlers 18 ändert sich sGhrittweise entsprechend der schrittweisen Änderung des Zählerstandes 16 und bildet so mit einer um 90° phasen verschobenen Spannung den Zählerstand ab.bü log'Wandlers 18 changes step by step accordingly the gradual change of the counter reading 16 and thus forms with a phase shifted by 90 ° Voltage off the counter reading.

Der Ausgang des zweiten Zählers 17 st mit einemThe output of the second counter 17 st with a

b5 zweiten Digital-Analog-Umsetzer 19 verbunden, dem eine vom Oszillator 1 über die Leitungsverbindungen 26 und 26b erzeugte, nicht phasenverschobene Speisespannung mit der Trägerfrequenz zugeleitet wird.b5 connected to the second digital-to-analog converter 19, to which a non-phase-shifted supply voltage with the carrier frequency, generated by the oscillator 1 via the line connections 26 and 26b, is fed.

Die Amplitude der Ausgangsspannung LZ₇ dieses D-A-Wandlers 19 erhöht sich stufenweise entsprechend der schrittweisen Änderung des Zählerstandes 17 und bildet somit diese und damit die Wirkkomponente der Meßwertaufnehmerverstimmung ab. Es besteht folglich eine Phasenverschiebung von 90° oder 270° zwischen den Spannungen U_b und U₁ entsprechend den Vorzeichen der komplexen Verstimmung des Meßwertaufnehmers. The amplitude of the output voltage LZ _{7 of} this DA converter 19 increases in steps according to the step-by-step change in the counter reading 17 and thus maps this and thus the active component of the transducer detuning. There is consequently a phase shift of 90 ° or 270 ° between the voltages U _b and U ₁ according to the sign of the complex detuning of the transducer.

Schließlich wird die Ausgangsspannung U_h des IDA-Wandlers 18 einem ersten Eingang und die Ausgangsspannung U₁ des Wandlers 19 einem zweiten Eingang eines Summiergliedes 20 zugeführt, dessen Ausgangsspannung i/„ die Kompensationsspannung mit den beiden um 90 in der Phase verschiedenen Komponenten darstellt und im Schaltungspunkt 21 der Signalübertragungsleitiing 24 in diese eineespeist wird und dadurch gemeinsam mit dem Ausgangssignal Ua des Meßwertaufnehmers B in den Signalverstärker 5 gelangt. Diese Kompensationsspannung wird so lange entsprechend dem Stand der Zähler 16 und 17 schrittweise aufgebaut, bis sie die Ausgangsspannung Ua des Meßwertaufnehmers nach Betrag und Phi'se und der geforderten Genauigkeit zu Null kompensiert hat. wonach der Abgleich des Meßwertaufnehmers B selbsttätig beendet wird. Diese Kompensationsspannung wird während des folgenden Meßvorgangs, bei welchem der Meßwertaufnehmer B von der zu bestimmenden Meßgröße beaufschlagt wird, gemäß dem Zählerstand weiter bereitgehalten und dem Ausgangssignal des Meßwertaufnehmers hin/uaddicrt. so daß am Ausgang des Tiefpasses 7 dann die allein von der Meßgröße abhängigen Signalspannungen bereitstehen, die nicht durch die besonderen Eigenschaften des Meßwertaufnehmers. die seine Verstimmung verursachen, verfälscht sind.Finally, the output voltage U _{h of} the IDA converter 18 is fed to a first input and the output voltage U _{1 of} the converter 19 is fed to a second input of a summing element 20, the output voltage of which represents the compensation voltage with the two components different in phase by 90 and im Circuit point 21 of the signal transmission line 24 is fed into this one and thereby reaches the signal amplifier 5 together with the output signal Ua of the transducer B. This compensation voltage is built up step by step in accordance with the status of the counters 16 and 17 until it has compensated the output voltage Ua of the transducer according to amount and phase and the required accuracy to zero. after which the adjustment of the transducer B is ended automatically. This compensation voltage is further held ready during the subsequent measuring process, wherein the transducer B is acted upon by the measured variable to be determined according to the count and the output signal of the transducer towards / uaddicrt. so that the signal voltages which are solely dependent on the measured variable and which are not due to the special properties of the transducer are then available at the output of the low-pass filter 7. causing his upset are falsified.

Der Aufbau der Kompensationsspannung für den Meßwertaufnehmerabgleich. der im allgemeinen mehrere Teilschritte erfordert, wird schematisch mit dem Diagramm der Fig. 3 veranschaulicht. Bei einer Verstimmung nach Betrag und Phase iiegi die Ausgangsspannung U_n des Signalverstärkers, solange der Meßwertaufnehmer noch nicht von der eigentlichen Meßwertgröße beaufschlagt ist und nur seine eigenen Eigenschaften darstellt, in einem der vier Quadranten der Gaußschen Zahlen-Ebene, im gezeigten Beispiel im zweiten Quadranten. Diese komplexe Signalspannung hat daher eine Wirkkomponente entsprechend dem waagerechten Abstand des Punktes U₀ von der Ordinate und eine Blindkomponente entsprechend dem vertikalen Abstand von der Abszisse des Achsenkreuzes der Gaußschen Ebene.The structure of the compensation voltage for the transducer adjustment. which generally requires several sub-steps, is illustrated schematically with the diagram of FIG. In the event of a detuning in terms of magnitude and phase, the output voltage U _{n of} the signal amplifier, as long as the transducer has not yet received the actual measured value and only shows its own properties, in one of the four quadrants of the Gaussian number plane, in the example shown in the second quadrant . This complex signal voltage therefore has an active component corresponding to the horizontal distance of the point U ₀ from the ordinate and a reactive component corresponding to the vertical distance from the abscissa of the axis cross of the Gaussian plane.

Der schraffierte, vom Nullpunkt ausgehende Sektor S stellt die zulässige Phasentoleranz dar, d. h., wenn die Ausgangsspannung U₀ innerhalb dieses Sektors liegt, soll die Phasenbedingung als erfüllt betrachtet werden. The hatched sector S starting from the zero point represents the permissible phase tolerance, that is to say, if the output voltage U ₀ lies within this sector, the phase condition should be considered to be fulfilled.

Die Amplitudentoleranz ist entsprechend durch ein gestrichelt schraffiertes Band G beiderseits der Imaginärachse (Ordinate) angegeben.The amplitude tolerance is indicated by a dashed hatched band G on both sides of the imaginary axis (Ordinate).

Ausgehend von der zu kompensierenden Ausgangsspannung U_n wird zunächst in einem ersten Schritt die Kompensationsspannung U₆ für die Blindkomponente erzeugt, und zwar gesteuert von den phasenfehlerabhängigen Organen der Steuereinheit 15, bis die Ausgangsspannung U₀' innerhalb des ToIeranzsektors S für die Phase hegt. Anschließend wird in einem zweiten Schritt die zur Kompensation der Starting from the output voltage U _n to be compensated, the compensation voltage _{U 6} for the reactive component is initially generated in a first step, controlled by the phase-error-dependent organs of the control unit 15, until the output voltage U ₀ ' lies within the tolerance sector S for the phase. Then in a second step the to compensate for the

Wirkkomponente der Verstimmung beitragende Kompensationsspannung U₁ erzeugt, bis die Ausgangsspannung U_n" wieder außerhalb des Phasentoleranzsektors S gelangt ist. Dann wird erneut zunächst eine zur Korrektur der Blindkomponente beitragende Signalspannung U_h' erzeugt und anschließend eine Kompensationsspannung U₁ für die Wirkkomponente usw. Schritt- und stufenweise läuft dies weiter, bis endlich zuletzt die Ausgangsspannung LZ_n' innerhalb des zulässigen Phasentoleranzscktors und der zulässigen Amplitudentoleranz am Nullpunkt bzw. in der Nähe des Nullpunktes liegt. Damit ist dann der Ahgleichvorgang beendet, und die so entsprechend dem Endstand der Zähler 16 und 17 aufgebaute, aus Wirk- und Blindkomponenten zusammengesetzte Kompensationsspannung wird in den SignalübertragungszweiE eingespeist und dort solange bereitgehalten, wie die Zähler 16 und 17 nicht auf Null zurückgestellt werden. Die wesentlichen Funktionsschritte beim Abgleichvorgang und die dafür wichtigen Organe der Steuereinheit werden nachfolgend anhand von Fig. 2. einer Kombination aus FlulWliagramm und Schaltungsskizzc. erläutert: Compensation voltage U ₁ contributing to the detuning is generated until the output voltage U _n "has again passed the phase tolerance sector S. Then a signal voltage U _h ' contributing to the correction of the reactive component is generated again and then a compensation voltage U ₁ for the active component, etc. step - and this continues in stages until finally the output voltage LZ _n 'is within the permissible phase tolerance range and the permissible amplitude tolerance at zero or near zero and 17, composed of active and reactive components, compensation voltage is fed into the signal transmission unit and held there as long as the counters 16 and 17 are not reset to zero In the following, with the aid of FIG. 2, a combination of flow diagram and circuit sketch. explained:

Beim Betätigen des Startschalters 12 werden der Impulsgenerator 150 und die wesentlichen Steuerorgane 151-158 der Steuereinheit gestartet und gleichzeitig ein Rücksetzbefehl über die Leitungsverbindung 21. 21« bzw. 21/' an die Zähler 16 und 17 gegeben, so daß sie den Zählerstand »Null« einnehmen. When the start switch 12 is operated, the pulse generator 150 and the main control organs 151-158 of the control unit started and at the same time a reset command via the line connection 21. 21 "and 21 / 'are given to counters 16 and 17 so that they take the counter reading" zero ".

Der zunächst über die Leitungsverbindung 50 vom Startschalter 12 eingeschaltete Diskriminator 151 der Steuereinheit 15 prüft, ob der Impulsgenerator 150 Impulse erzeugt, d. h. ob von dem Phasendiskriminator 13 eine Phasendifferenz festgestellt und eine entsprechende Spannung i/, über die Leitungsverbindung 66 an den Impulsgenerator 150 geliefert und oder ob von dem Amplitudenkomparator Heine der Wirkkomponente der Verstimmung entsprechende Spannung £/< erzeugt wird, die über die Leitungsverbindung 67 eueiiiaiis ucni imyuiagciicia'ivji 150 zugeleitet wird. Treten derartige der Verstimmung entsprechende Spannungen U_} und/oder U, auf. erhält der Diskriminator 151 über die Abfragelcitung40 entsprechende Impulse (die Abfrageleitungen sind gestrichelt gezeichnet), und dies bedeutet, daß ein Abgleich und ein dazu nötiger Aufbau von Kompensationsspannungen erforderlich ist. In diesem Fall werden vom Diskriminator 151 über die Leitungsverbindung 51 den nachgeschalteten Diskriminatoren 152, 154 und 156 entsprechende Steuer- bzw. Startbefehle zugeleitet.The discriminator 151 of the control unit 15, which is initially switched on via the line connection 50 from the start switch 12, checks whether the pulse generator 150 generates pulses, ie whether the phase discriminator 13 has detected a phase difference and a corresponding voltage i /, is supplied via the line connection 66 to the pulse generator 150 and or whether the amplitude comparator Heine generates a voltage £ / <corresponding to the active component of the detuning, which voltage is fed in via the line connection 67 eueiiiaiis ucni imyuiagciicia'ivji 150. If such voltages U _} and / or U, corresponding to the detuning, occur. the discriminator 151 receives corresponding pulses via the interrogation line 40 (the interrogation lines are shown in dashed lines), and this means that an adjustment and the necessary build-up of compensation voltages are required. In this case, appropriate control and start commands are fed from the discriminator 151 via the line connection 51 to the downstream discriminators 152, 154 and 156.

Der Diskriminator 152 prüft dann zunächst über die Abfrageverbindung 46, ob der Zähler 17 den Zählerstand Null hat und erteilt im bejahenden Fall dem nachgeschalteten Diskriminator 153 den Startbefehl über die Verbindung 54, so daß dieser über die Abfrageverbindung 43 das Vorzeichen bzw. die Polarität der der Verstimmung entsprechenden Spannung U₅ ermitteln kann. Hat diese Spannung ein negatives Vorzeichen ( U₅ <0), dann gibt der Diskriminator 153 über die Steuerverbindung 60 dem Digital-Analog-Wandler 19 einen Schaltbefehl »Spannung invertieren«, um das richtige Vorzeichen der aufzubauenden Kompensationsspannung zu erhalten.The discriminator 152 then first checks via the interrogation connection 46 whether the counter 17 has the count zero and in the affirmative case issues the downstream discriminator 153 the start command via the connection 54, so that this via the interrogation connection 43 the sign or the polarity of the Detune corresponding voltage U ₅ can be determined. If this voltage has a negative sign ( U ₅ <0), then the discriminator 153 gives the digital-to-analog converter 19 a switching command "invert voltage" via the control connection 60 in order to obtain the correct sign of the compensation voltage to be built up.

Gleichzeitigerhält der Diskriminator 154 vom Diskriminator 151 über die Steuerleitung 51 den Startbefehl übermittelt und stellt über die AbfrageverbindungAt the same time, the discriminator 154 receives the start command from the discriminator 151 via the control line 51 and sets it up via the interrogation connection

45 fest, ob der Zählerstand des Zählers 16 Null ist. Im bejahenden Fall wird dann dem nachgeschalteten Diskriminator 155 über die Steuerleitung S3 der Startbefehl gegeben, der dann über die Abfrageverbindung 41 das Vorzeichen der vom Diskriminator 13 festgestellten, der Phasendifferenz der Spannungen i/, und U₁ entsprechenden Spannung U₃ ermittelt, d. h. ob die Phasendifferenz zwischen 0" und 180° oder 0° und — 180° liegt. Ist das Vorzeichen negativ, d. h. liegt die Phasenverstimmung zwischen 0° und - 180°. dann wird zur Einstellung des richtigen Vorzeichens der Kompensation dem Digital-Analog-Wandlcr 18 über die Stcucrlcitung62 ein Steuerbefehl »Spannung invertieren« übermittelt.45 determines whether the count of counter 16 is zero. In the affirmative case, the downstream discriminator 155 is given the start command via the control line S3, which then determines via the interrogation connection 41 the sign of the voltage U ₃ determined by the discriminator 13 and corresponding to the phase difference between the voltages i /, and U ₁ , ie whether the The phase difference is between 0 "and 180 ° or 0 ° and -180 °. If the sign is negative, ie the phase misalignment is between 0 ° and -180 °. Then the digital-to-analog converter 18 is used to set the correct sign of the compensation the Stcucrlcitung62 transmits a control command "invert voltage".

Gleichzeitig prüft der Diskriminator 156 über die Abfrageverbindung 42 zum Phasendiskriminator 13. ob die Phasendifferenz ψ zwischen den Spannungen t/, und U₂ innerhalb des Phasentoleranzsektors mit den Grenzen ψ_χ und — q-_g liegt, el. h. ob ein Abgleich zur Phasenkorrektur notwendig ist oder nicht. Ist diese festgestellte Phasendifferenz ψ größer als der zulässige Phasenspielraum, d. h. liegt die Signalspannung U_n in der komplexen Gaußschen Ebene außerhalb des Phasensektors G gemäß Fig. 3. so bedeutet dies, daß zunächst ein Steuerbefehl zum Aufbau einer Kompensationsspannung für die imaginäre Komponente der Verstimmung des Meßwertaufnehmers gegeben werden muß (Blindkomponente).At the same time, the discriminator 156 checks via the interrogation connection 42 to the phase discriminator 13. whether the phase difference ψ between the voltages t /, and U _{2 is} within the phase tolerance sector with the limits ψ _χ and -q- _g , el. H. whether an adjustment for phase correction is necessary or not. If this ascertained phase difference ψ is greater than the permissible phase margin, ie if the signal voltage U _n lies in the complex Gaussian plane outside the phase sector G according to FIG Transducer must be given (reactive component).

Dieser Steuerbefehl wird über die Steuerleitung 55 vom Diskriminator 156 dem Zähler 16 zugeleitet. Dieser wird dann über die Leitungsverbindung 52. 52a solange vom Impulsgenerator 150 mit Impulsen beaufschlagt, bis durch die dabei über den Digital-Analog-Wandler 18 erzeugte und über Summierglied 20 und Leitung 28 in die Signalleitung 24 eingespeiste Kompensationsspannung die Phasendifferenz ψ soweit abgebaut ist. daß der nun erreichte Signalspannungswert U_n' in der Gaußschen Ebene innerhalb des Phasentoleranzsektors S zu liegen kommt (siehe Fig. 2). Das heißt, in die Signalübertragungsleitung wieder die Ausgangsspannung U₀" außerhalb des Phasentoleranzsektors 5 liegt. Dann tritt automatisch wieder der Diskriminator 1S6 in Tätigkeit und startet über die Steuerleitung 55 den Zähler 16, um eine Phasenkorrektur mit dem Kompensationsschritt (Z₆' einzuleiten. Dieser Vorgang wiederholt sich solange, bis beide Diskriminatoren 156 und 157 über die Abfrageleitungen 42 bzw. 44 feststellen, daß die durch treppenweise Kompensation erreichte Ausgangsspannung U_n' innerhalb der zulässigen Toleranzen für die Phase und für die Wirkkomponente der Verstimmung liegt. Dann erhält der Impulsgenerator 150 über das UND-Tor 158 einen Stopbefehl, da seine beiden Eingangsleitungen 57 und 58 positive Signale führen. Der Abgleich ist beendet, und die eigentliche Messung kann beginnen, während welcher die vom Summierglied 20 entsprechend dem erreichten Endstand der Zähler 16 und 17 gelieferte Kompensationsspannung weiterhin dem eigentlichen Meßsignal im Schaltungspunkt 21 der Signalübertragungsleitung hinzugefügt wird.This control command is fed from the discriminator 156 to the counter 16 via the control line 55. This is then applied with pulses from the pulse generator 150 via the line connection 52, 52a until the phase difference ψ is reduced by the compensation voltage generated via the digital-to-analog converter 18 and fed into the signal line 24 via the summing element 20 and line 28. that the signal voltage value U _n ' now reached comes to lie in the Gaussian plane within the phase tolerance sector S (see FIG. 2). This means that the output voltage U ₀ ″ in the signal transmission line is again outside the phase tolerance sector 5. Then the discriminator 1S6 automatically comes into operation again and starts the counter 16 via the control line 55 in order to initiate a phase correction with the compensation step (Z ₆ ' The process is repeated until both discriminators 156 and 157 determine via interrogation lines 42 and 44, respectively, that the output voltage U _n ' achieved by stepwise compensation lies within the permissible tolerances for the phase and for the active component of the detuning A stop command via the AND gate 158, since both of its input lines 57 and 58 carry positive signals. The adjustment is ended and the actual measurement can begin, during which the compensation voltage supplied by the summing element 20 according to the final state of the counters 16 and 17 continues the actual measurement signal in the S connection point 21 is added to the signal transmission line.

Dadurch, daß der Digital-Analog-Wandler 18 über den Phasenschieber 10 eine um 90° verschobene Referenzspannung erhält, ist gewährleistet, daß die Kompensationsschritte für die Wirkkomponente und für die Blindkomponente, die aufgrund der Phasenermittlung festgestellt wird, phasenrichtig liegen.Because the digital-to-analog converter 18 has a reference voltage shifted by 90 ° via the phase shifter 10 receives, it is ensured that the compensation steps for the active component and for the reactive component, which is determined on the basis of the phase determination, are in the correct phase.

In der Figur sind die Ausgänge der Diskriminatoren 151 bis 157, die im bejahenden Fall entsprechende Steuerbefehle geben, mit dem Zeichen (+), die anderen Ausgänge, die bei negativer Beantwortung der fraglichen Diskrimination in Tätigkeit treten oder wirkungslos bleiben, mit dem Zeichen ( —) gekennzeichnet. In the figure, the outputs of the discriminators 151 to 157, which give corresponding control commands in the affirmative case, with the sign (+), the other outputs, which come into action or remain ineffective in the event of a negative answer to the discrimination in question, with the sign (- ) marked.

Mit der Abgleichvorrichtung wird somit mit Hilfe der Steuereinheit 15 und ihrer Organe immer zunächst festgestellt, in welchem Quadranten der Gaußschen Ebene die komplexe Verstimmung liegt. Der Winkel des Phasentoleranzsektors S kann verhältnismäßig groß sein und beträgt in einem bevorzugten Ausführiinnclvicnipl 7iicomman ^Π° A \-\ ioti/oilc TH⁰ K*»iH*»i-_ With the adjustment device, with the aid of the control unit 15 and its organs, it is thus always initially determined in which quadrant of the Gaussian plane the complex detuning is located. The angle of the phase tolerance sector S can be relatively large and in a preferred embodiment is riinnclvicnipl 7iicomman ^ Π ° A \ - \ ioti / oilc TH ⁰ K * »iH *» i-_

veranschaulichten Beispiel mit negativem Vorzeichen, eingespeist werden. Dieser Vorgang wird von dem Phasendiskriminator 156 überwacht und der Kompensationsschritt, für Uf₁ beendet, wenn die Phase von U_n innerhalb des Sektors 5 angelangt ist. Ist dies der Fall, dann erhält der dem Phasendiskriminator 156 nachgeschaltete Diskriminator 157 über die Steuerleitung 56 einen Startbefehl und prüft dann über die Abfrageverbindung 44, ob auch die der Wirkkomponente der Meßwertaufnehmerverstimmung entsprechende Spannung U₅ sich innerhalb der vorgegebenen Grenzen befindet, die den parallel zur Imaginärachse verlaufenden Toleranzstreifen G gemäß Fig. 3 bestimmen. Wenn dies nicht der Fall ist, wie es dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3 entspricht, dann startet der Diskriminator 157 über die Steuerleitung 59 den Zähler 17, so daß dieser über die Verbindungsleitung 52, 526 vom Impulsgenerator 152 mit Impulsen beaufschlagt wird, und zwar dies entweder solange, bis durch Einspeisung der dem Zählerstand entsprechenden Kompensationsspannung U₁ (die in Fig. 3 als waagerechte Linie eingezeichnet ist) über den Digital-Analog-Umsetzer 19 und dem Summierer 20 in die Signalübertragungsleitung 24 die erreichte Ausgangsspannung in den Toleranzstreifen G für die Wirkkomponente gelangt ist oder, welche Möglichkeit dem gezeigten Ausführungsbeispiel zugrunde liegt, bisillustrated example with a negative sign. This process is monitored by the phase discriminator 156 and the compensation step _{for Uf 1 is} ended when the phase of U _{n has reached} within sector 5. If this is the case, the discriminator 157 connected downstream of the phase discriminator 156 receives a start command via the control line 56 and then checks via the interrogation connection 44 whether the voltage U ₅ corresponding to the active component of the transducer detuning is also within the specified limits that are parallel to the Determine the tolerance strip G running on the imaginary axis according to FIG. 3. If this is not the case, as corresponds to the exemplary embodiment of FIG. 3, then the discriminator 157 starts the counter 17 via the control line 59, so that pulses are applied to it via the connecting line 52, 526 from the pulse generator 152, namely this (is located in Fig. 3 as a horizontal line), either until by feeding the corresponding the count compensation voltage U ₁ via the digital-to-analog converter 19 and the adder 20 in the signal transmission line 24, the output voltage reached the tolerance strip G for Active component has reached or, which possibility the embodiment shown is based, to

seits der reellen Achse der Gaußschen Ebene. Für den Abgleich der Realteile bzw. der Wirkkomponenten der Verstimmung wird zweckmäßig die Toleranzbreite so gewählt, daß dies dem gewählten Digitalanzeiger der Signalspannungswerte entspricht, d. h. daß der Digitalanzeiger auch den Wert »Null« anzeigt, wenn der Abgleich der Wirkkomponente beendet ist. Mit Hilfe der logischen Schaltungsmittel für die Steuereinheit kann die Kompensationsspannung sehr rasch, ohne mechanische Trägheit mit hoher Frequenz aufgebaut werden.side of the real axis of the Gaussian plane. For the comparison of the real parts or the active components the detuning, the tolerance range is expediently chosen so that this is the selected digital indicator corresponds to the signal voltage values, d. H. that the digital indicator also shows the value »zero«, when the adjustment of the active component is finished. With the help of the logic circuit means for the control unit can adjust the compensation voltage very quickly without mechanical inertia at high frequency being constructed.

In bezug auf Einzelheiten der Steuerschaltung ist zu erwähnen, daß der Phasendiskriminator 13 als Impulsbreitenmodulator ausgebildet ist, so daß er entsprechend der Phasendifferenz zwischen seinen in Impulsform auftretenden Eingangsspannungen i/, und U₂ ein impulsbreiten-moduliertes Ausgangssignal i/, an die Steuereinheit 15 liefert. Der Modulationsgrad entspricht dann der ermittelten Phasenverstimmung des Meßwertaufnehmers B. Des weiteren ist es zweckmäßig, zwischen dem Impulsgenerator 150 und den Zählern 16 und 17, die über die Leitungsverbindungen 52 bzw. 52a und 52 b Zählimpulse vom Impulsgenerator erhalten, eine Verzögerungsschaltung einzubauen, die derart wirkt, daß in der Zählerstellung Null erst nach einer vorgegebenen Wartezeit die Zählimpulse den Zählern zugeleitet werden.With regard to the details of the control circuit, it should be mentioned that the phase discriminator 13 is designed as a pulse width modulator so that it supplies a pulse-width-modulated output signal i /, to the control unit 15 in accordance with the phase difference between its input voltages i /, and U ₂ . The degree of modulation corresponds to the phase detuning determined of the transducer B. Furthermore, it is useful between the pulse generator 150 and the counters 16 and 17, received via line connections 52 and 52a and 52 b counting pulses from the pulse generator to incorporate a delay circuit which such has the effect that in the counter position zero the counting pulses are only sent to the counters after a predetermined waiting time.

Um die zum automatischen Abgleich erforderliche Zeit dem Grad der Verstimmung des Meßwertaufnehmers anzupassen, kann der Impulsgenerator 150 in der Weise ausgebildet sein, daß die Impulsfolgefrequenz vom festgestellten Grad der komplexen Verstimmung des Meßwertaufnehmers abhängt, d. h. daß die Folgefrequenz mit dem Verstimmungsgrad wächst.The time required for automatic adjustment to the degree of detuning of the transducer adapt, the pulse generator 150 can be designed in such a way that the pulse repetition frequency depends on the determined degree of complex detuning of the transducer, d. H. that the repetition rate increases with the degree of detuning.

Schließlich können zweckmäßig die Diskriminatoren 156 und 157 derart ausgebildet sein, daß zwangsläufig ein Polaritätswechsel der Signalspannung U₁ über den Diskriminator 157 die Beendigung der automatischen Kompensation der Wirkverstimmung des Meßwertaufnehmers und ein Wechsel des Vorzeichens der Phasendifferenz zwischen den Spannungen U₁ und U₂ die Beendigung der automatischen Kompensation der Phasenverstimmung des Meßwertaufnehmers Ii auslöst.Finally, the discriminators 156 and 157 can expediently be designed in such a way that a change in polarity of the signal voltage U ₁ via the discriminator 157 ends the automatic compensation of the active detuning of the transducer and a change in the sign of the phase difference between the voltages U ₁ and U ₂ ends the automatic compensation of the phase imbalance of the transducer Ii triggers.

Um 7Ii gewährleisten, daß bei kurzzeitigen Stromausfällen die Kompensationsspannung nicht verlorengeht und nicht neu wieder aufgebaut werden muß, sind zweckmäßig noch geeignete elektronische Speichermittel vorgesehen, die das Kompensationssignal z. B.To 7Ii ensure that in the event of brief power outages the compensation voltage is not lost and does not have to be built up again expediently suitable electronic storage means are provided that the compensation signal z. B.

mindestens noc/i 1 Minute aufrechterhalten. Es ist besonders vorteilhaft, daß die automatische Abgleichschaltung ohne mechanisch und elektrisch träge Servomotoren, Hilfsbrücken und zu verstellende Impedanzen auskommt, daß die Abgleichmaßnahmen nicht in den Meßwertaufnehmer eingreifen und daß allein logische, auf dem Markt erhältliche, trägheitsfreie elektronische Schaltungselemente benötigt werden, die vom Fachmann geeignet ausgewählt werden können, um die gestellten Aufgaben und Forderungen zu erfüllen.Maintain at least 1 minute. It is special advantageous that the automatic adjustment circuit without mechanically and electrically inert servomotors, Auxiliary bridges and impedances to be adjusted get by that the balancing measures do not intervene in the transducer and that only logical, available on the market, inertia-free electronic circuit elements are required that can be suitably selected by a person skilled in the art, in order to fulfill the tasks and requirements.

Insbesondere wird das trägheitsfreie Arbeiten durch Verwendung elektronischer Zähler 16 und 17 anstelle von Servomotoren und eine durch diese zu verstellende Impedanzanordnung ermöglicht. Der Fortfall phasenempfindlicher Demodulatoren, die teuer sind und ein verhältnismäßig großes Volumen und eine Nullpunktsdrift haben, ist ebenfalls ein praktisch wichtiger Vorzug des erfindungsgemäßen Trägerfrequenz-Meßverstärkers. Dieser gestattet auch den gleichzeitigen automatischen Abgleich von mehreren Meßkanälen.In particular, the inertia-free working is made possible by the use of electronic counters 16 and 17 instead of servomotors and an impedance arrangement that can be adjusted by these. Of the Elimination of phase-sensitive demodulators, which are expensive and have a relatively large volume and have a zero point drift is also a practically important advantage of the carrier frequency measuring amplifier according to the invention. This also allows the simultaneous automatic adjustment of several Measuring channels.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Claims: 1, carrier frequency measuring amplifier with a) a carrier frequency generator for applying a carrier frequency voltage to a transducer, b) one of the output voltage of the transducer and the carrier frequency voltage applied phase sensitive ι ο chen demodulator, c) a display device connected downstream of the demodulator and d) a Adjustment circuit for automatic compensation of the detuning of the output voltage of the transducer according to magnitude and phase, which is independent of the measured variable, by superimposing the output voltage with a compensation voltage generated in the absence of the measured variable and stored during the actual measurement, which contains:

1. a phase error detector,

2. an active component error detector,

3. a circuit for deriving the compensation voltage from the carrier frequency voltage according to the error signals of the phase and active element error detector,

characterized in that

e) the phase error detector has a phase discriminator (13) for generating a pulse signal that is width-modulated according to the phase shift between the carrier frequency voltage and the compensated n output voltage,

f) the active component error detector is connected to the output of the phase-sensitive demodulator (6) connected amplitude comparator (14) for generating an amplitude signal having,

g) the circuit comprises the following units:

1. a pulse generator (150) for generating counting pulses «

2. a first counter (16) for the counting pulses

3. a second counter (17) for the counting pulses

4. a summing circuit (18, 19, 20) for ίο Combination of two 90 ° phase-shifted from one another and corresponding to the contents of the two counters (16, 17) weighted carrier frequency voltage components for the compensation voltage as

5. a logic circuit (151-158) for activating the one with the correct sign Counter (16 or 17) each time a first oil level is exceeded M) by one of the two error signals and then the other counter (17 or 16) each time a second tolerance range is exceeded by the other error signal. μ

2. Carrier frequency measuring amplifier according to claim I, characterized in that the summing circuit (18, 19, 20) two Djgttal analog converters connected to the outputs of the two counters (16, 17) (18, 19), one of which with the carrier frequency voltage directly and the other is fed with the carrier frequency voltage rotated by 90 ° in phase, and that the Outputs of the two digital-to-analog converters (18,19) with a network (20) for overlay of the carrier frequency signal components weighted by the digital-to-analog converters according to the counter readings are connected.

3. Carrier frequency measuring amplifier according to claim 1, characterized in that the logic circuit comprises the following units:.

a) one connected on the output side to a control input of a D / A converter (18) first discriminator (155) for determining the sign of the pulse signal,

b) one connected on the output side to a control input of the other D / A converter (19) second discriminator (153) for determining the sign of the amplitude signal,

c) one acted upon by the pulse signal, on the output side to a control input of the a counter (16) connected third discriminator (156) for determining the Exceeding one tolerance range by the pulse signal,

d) one of the third discriminator (156) after its resonance condition has been met activated, acted upon by the amplitude signal and sent to a control input of the other counter (17) connected fourth discriminator (157) for detection the exceeding of the other tolerance range by the amplitude signal and

e) an AND element (158) connected to the pulse generator (150) on the output side for Output of a stop signal when the tolerance condition of both the third and the also the fourth discriminator.

4. Carrier frequency measuring amplifier according to one of the preceding claims, characterized in that that between the pulse generator (150) and the two counters (16,17) a delay circuit is provided.

5. carrier frequency measuring amplifier according to one of the preceding claims, characterized in that that the pulse frequency of the pulse generator (150) depending on the degree of Detuning of the transducer (2) can be changed.