RU200198U1 - Устройство для коррекции частотной характеристики датчика - Google Patents
Устройство для коррекции частотной характеристики датчика Download PDFInfo
- Publication number
- RU200198U1 RU200198U1 RU2020100103U RU2020100103U RU200198U1 RU 200198 U1 RU200198 U1 RU 200198U1 RU 2020100103 U RU2020100103 U RU 2020100103U RU 2020100103 U RU2020100103 U RU 2020100103U RU 200198 U1 RU200198 U1 RU 200198U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sensor
- frequency
- circuit
- resonance
- operational amplifiers
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P1/00—Details of instruments
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к инженерной сейсмологии, вибротехнике, экспериментальной геомеханике, в частности, для измерения массовых скоростей в образце при физическом моделировании геомеханических задач.В схеме должны использоваться операционные усилители с большим коэффициентом усиления и резисторы с 5% допуском, а также пленочные металлизированные конденсаторы класса 5%. Схема, состоящая из двух интеграторов и двух инверторов, построенная на 4-х операционных усилителях и обеспечивающая подавление резонанса датчика и уменьшение нижней граничной частоты, применена к малогабаритному индукционному датчику скорости, нижняя граничная частота которого понижена до 1 Гц, и подавлен резонанс датчика на его собственной частоте 100 Гц при затухании 0.015, что дало возможность проводить качественные измерения на физических моделях в широкой полосе частот.Техническим результатом при реализации заявленного решения выступает создание схемы устройства для коррекции частотной характеристики электродинамического датчика с ярко выраженным резонансом на собственной частоте, которая не требует регулировочных процедур и специальных мер для обеспечения стабильной и надежной работы элементов схемы. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Полезная модель относится к инженерной сейсмологии, вибротехнике, экспериментальной геомеханике, в частности, для измерения массовых скоростей в образце при физическом моделировании геомеханических задач. В последнем случае датчик желательно иметь малогабаритным, а малогабаритному датчику свойственна высокая собственная частота и малое затухание порядка 0.01-0.1. Примером таких датчиков может служить индукционный датчик скорости ИДС-1, имеющий параметры: чувствительность 0.5 В/(м/с), собственную частоту 100 Гц, затухание 0.015, диаметр 1 см и высоту 1 см. Из-за сильного резонанса и высокой собственной частоты приходится работать в диапазоне частот выше 300-500 Гц. Заявляемая полезная модель нейтрализует резонанс и расширяет полосу датчика вплоть до 1 Гц в область низких частот. При этом не требуется какая-либо предварительная регулировка начального затухания или конструктивная переделка датчика.
Коррекция осуществляется подключением датчика к корректирующему фильтру с универсальной передаточной функцией:
Существуют разные способы синтеза передаточной функции (1) как на пассивных элементах, так и на операционных усилителях. Предпочтение отдают преимущественно схемам фильтра на операционных усилителях. Основоположниками синтеза фильтров с помощью операционных усилителей являются Tow [1] и Thomas [2]. Предложенные ими схемы реализуют типовые полосовые фильтры верхних и нижних частот. Нам же требуется синтезировать нестандартный фильтр - двойной интегратор с наклоном АЧХ (-12 дБ/октава) в полосе частот от до . В качестве прототипа выберем схему коррекции, описанную в [3]. И в предлагаемой полезной модели устраним присущие прототипу недостатки, а именно: модель [3] в принципе не может нейтрализовать резонанс датчика и требует предварительной установки в датчике критического затухания , что в некоторых случаях невозможно выполнить, например, шунтированием резистором рабочей катушки в электродинамическом датчике.
Преобразуем (1) в форму, наиболее пригодную для синтеза на операционных усилителях:
На языке теории направленных графов [4] формула (2) говорит о том, что схема коррекции имеет три прямых пути прохождения сигнала от датчика до выхода фильтра: один непосредственно от датчика, второй через один интегратор, третий - через два интегратора. Структура знаменателя показывает, что в схеме должны быть две петли отрицательной обратной связи: в контур одной отрицательной обратной связи входит один интегратор, в контур другой - два интегратора. Поскольку на практике используют в основном инвертирующие интеграторы на операционных усилителях, то в схеме должны быть также два инвертора для согласования полярностей.
Функционирование настоящей полезной модели поясняют фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3. Графики на фиг. 1 иллюстрируют cтадии формирования АЧХ датчика с расширенной частотной характеристикой до 1 Гц: 1 - передаточная функция датчика с собственной частотой 100 Гц при затухании , 2 - передаточная функция корректирующего фильтра с «провалом» на частоте резонанса датчика, который нейтрализует резонанс датчика, 3 - результирующая передаточная функция датчика с расширенной до 1 Гц частотной характеристикой. На фиг. 2 показана схемная реализация предлагаемой полезной модели. На фиг. 3 приведен результат функционирования схемы коррекции применительно к датчику с собственной частотой 100 Гц и затуханием : 1 - реакция откорректированного датчика на синусоиду с частотой 1 Гц и 2 - на прямоугольный импульс длительностью 1 с. Амплитуда синусоиды на выходе 0.7, прямоугольный импульс дифференцируется полезной моделью. Подавленная резонансная частота датчика на записях не проявляется и нижняя граничная частота снижена до 1 Гц.
Схема устройства (фиг. 2) состоит из 4-х операционных усилителей, 10-ти резисторов , , , , , и 2-х конденсаторов емкостью . Передаточная функция этой схемы является, как и передаточная функция корректирующего фильтра (1), биквадратной:
Знак минус в (3) обусловлен применением инвертирующих интеграторов, как наиболее простых в реализации. Схема работает следующим образом: сигнал от датчика идет на выход одновременно 3-мя путями - непосредственно через усилитель 4, последовательно через усилители 1, 3 и 4 и через усилители 2, 3, 4 с коэффициентами передачи путей -1, и соответственно. Кроме этого, в схеме введены две отрицательные обратные связи: с выхода на отрицательный вход усилителя 1 и с выхода на отрицательный вход усилителя 2. Эти связи образуют два замкнутых контура в соответствии со структурой знаменателя (2). Первый контур имеет коэффициент передачи , второй контур имеет коэффициент передачи . Приравняв коэффициенты числителей и знаменателей формул (1) и (3) и решив систему полученных уравнений, получаем значения , , , . Предварительно выберем номиналы для , и и вычислим номиналы остальных резисторов: , , , .
Источники информации, использованные при составлении описания полезной модели:
1. Tow J. A step by step active filter design // IEEE Shectrum. 1969. V. 6. P. 64-68.
2. Thomas L. The biquad: Part 1-Some practical design consideration, IEEE Trans. Circuits Syst CAS. 1971. V. 18. N. 3. P. 350-357.
3. Кабыченко Н.В., Беседина А.Н., Павлов Д.В. Патент полезной модели «Устройство для коррекции частотной характеристики датчика» № 111689 (опубл. 20.12.2011).
4. Абрахамс Дж., Каверли Дж. Анализ электрических цепей методом графов, Перевод с английского, М.: МИР, 1967.
Claims (6)
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что его передаточная функция формируется тремя прямыми передачами сигнала от датчика к выходу, что задано ее числителем, и двумя контурами отрицательной обратной связи, причем одна прямая передача проходит по маршруту , вторая - по маршруту , третья - по маршруту , а контуры отрицательной обратной связи образуются маршрутами и .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020100103U RU200198U1 (ru) | 2020-01-09 | 2020-01-09 | Устройство для коррекции частотной характеристики датчика |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020100103U RU200198U1 (ru) | 2020-01-09 | 2020-01-09 | Устройство для коррекции частотной характеристики датчика |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU200198U1 true RU200198U1 (ru) | 2020-10-12 |
Family
ID=72882712
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020100103U RU200198U1 (ru) | 2020-01-09 | 2020-01-09 | Устройство для коррекции частотной характеристики датчика |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU200198U1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU470844A1 (ru) * | 1973-12-29 | 1975-05-15 | Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Испытательных Машин,Приборов И Средств Измерения Масс | Устройство дл коррекции нелинейности характеристик частотных датчиков |
SU1651257A1 (ru) * | 1989-05-23 | 1991-05-23 | Опытно-Методическая Геофизическая Экспедиция Института Сейсмостойкого Строительства И Сейсмологии Ан Таджсср | Устройство дл компенсации искажений в электродинамических сейсмометрах |
RU111689U1 (ru) * | 2011-05-13 | 2011-12-20 | Учреждение Российской академии наук Институт динамики геосфер РАН (ИДГ РАН) | Устройство для коррекции частотной характеристики датчика |
RU2606807C1 (ru) * | 2016-02-18 | 2017-01-10 | Федеральное государственное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Способ измерения физической величины |
-
2020
- 2020-01-09 RU RU2020100103U patent/RU200198U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU470844A1 (ru) * | 1973-12-29 | 1975-05-15 | Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Испытательных Машин,Приборов И Средств Измерения Масс | Устройство дл коррекции нелинейности характеристик частотных датчиков |
SU1651257A1 (ru) * | 1989-05-23 | 1991-05-23 | Опытно-Методическая Геофизическая Экспедиция Института Сейсмостойкого Строительства И Сейсмологии Ан Таджсср | Устройство дл компенсации искажений в электродинамических сейсмометрах |
RU111689U1 (ru) * | 2011-05-13 | 2011-12-20 | Учреждение Российской академии наук Институт динамики геосфер РАН (ИДГ РАН) | Устройство для коррекции частотной характеристики датчика |
RU2606807C1 (ru) * | 2016-02-18 | 2017-01-10 | Федеральное государственное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Способ измерения физической величины |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SE7902861L (sv) | Filter med bikvadratisk transmissionsfunktion | |
CN104677483B (zh) | 一种数字化的磁电式低频振动传感器系统 | |
US9846176B2 (en) | Acceleration sensor circuit | |
Coates et al. | Design of matching networks for acoustic transducers | |
US20210231701A1 (en) | Method and apparatus for improving mems accelerometer frequency response | |
RU200198U1 (ru) | Устройство для коррекции частотной характеристики датчика | |
Brambilla et al. | Noise optimization in operational transconductance amplifier filters | |
RU2631019C1 (ru) | Компенсационный акселерометр | |
US20220090957A1 (en) | Infrasound detector | |
Reddy et al. | Digital all-pass filter design through discrete Hilbert transform | |
Goel et al. | Active cancellation of acoustic noise using a self-tuned filter | |
TWI566516B (zh) | 振盪電路 | |
RU111689U1 (ru) | Устройство для коррекции частотной характеристики датчика | |
SU783749A1 (ru) | Корректирующее устройство | |
CN104729669A (zh) | 一种数字化的压电式低频加速度传感器系统 | |
RU2688878C1 (ru) | Компенсационный акселерометр | |
RU1779807C (ru) | Электрогидравлическа система | |
US20240094238A1 (en) | Mems accelerometer systems | |
Baker et al. | Amplitude and phase normalization of seismograms from multiple seismograph recording systems for the Yellowstone‐Snake River Plain Seismic Refraction Experiment | |
RU2397497C1 (ru) | Устройство для измерения ускорений | |
Rogers | Comparison of different frequency detector algorithms for a generic adjustable notch filter | |
SU1187285A1 (ru) | Устройство демпфирования колебаний многорезонансного пьезопреобразователя системы автотрекинга | |
JPH0410973B2 (ru) | ||
SU1051511A1 (ru) | Стабилизатор периодического сигнала | |
RU2054700C1 (ru) | Сейсмоприемное устройство |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20201011 |