RU2507522C1 - Цифровой способ преобразования параметров индуктивных датчиков с использованием временной инверсии сигнала - Google Patents
Цифровой способ преобразования параметров индуктивных датчиков с использованием временной инверсии сигнала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2507522C1 RU2507522C1 RU2012127940/28A RU2012127940A RU2507522C1 RU 2507522 C1 RU2507522 C1 RU 2507522C1 RU 2012127940/28 A RU2012127940/28 A RU 2012127940/28A RU 2012127940 A RU2012127940 A RU 2012127940A RU 2507522 C1 RU2507522 C1 RU 2507522C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signals
- sensor
- frequency
- parameters
- measuring
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Frequencies, Analyzing Spectra (AREA)
- Complex Calculations (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике. Способ заключается в возбуждении кратковременным электрическим импульсом в LC-контурах измерительного и опорного плеч датчика колебательных сигналов и аналого-цифровом преобразовании их в числовые массивы данных, временной инверсии путем переиндексации элементов массивов, осуществлении Фурье-преобразования полученных в результате инверсии сигналов и определении действительных Re U(f) и мнимых Im U(f) трансформантов сигналов на частоте, наиболее близкой к частоте основной гармоники, что позволяет вычислить начальные фазы колебаний сигналов для измерительного и опорного плеч датчика, разность которых однозначно связана с изменением параметров датчика. Технический результат заключается в повышении точности. 1 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах контроля технологических процессов, осуществляющих измерения механических и магнитных величин с помощью датчиков индуктивного типа.
Среди существующих способов преобразования параметров индуктивных датчиков имеются способы, принцип действия которых основан на преобразовании параметров датчика в частоту колебаний LC-контура и последующего преобразования частоты в выходное напряжение (Мартяшин А.И., Шахов Э.К., Шляндин В.М. Преобразователи электрических параметров для систем контроля и измерения. - М.: Энергия, 1976). Реализации данного способа отличаются высокой чувствительностью к изменениям параметров датчиков, но на их точность существенно влияют функциональные элементы, осуществляющие преобразование частоты в выходной сигнал. Более высокой точностью обладают цифровые методы измерений (Ратхор Т.С. Цифровые измерения. Методы и схемотехника. - М.: Техносфера, 2004).
Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению (прототипом) является способ, положенный в основу работы цифрового преобразователя параметров датчиков индуктивного типа (см. патент РФ №2421741, Б.И. №17, 2011 г.) В прототипе используют способ преобразования параметров индуктивных датчиков, который заключается в возбуждении кратковременным электрическим импульсом колебательных процессов в измерительном и опорном плечах датчика и определении разности частот колебаний, зависящей от параметров датчика. Определение частоты колебаний осуществляет микроконтроллер, который преобразует с помощью встроенных в него аналого-цифровых преобразователей сигналы с измерительного и опорного плеч датчика в цифровой код, вычисляет спектры и определяет основные гармоники сигналов для каждого из плеч датчика.
Недостатком прототипа является то, что при ограниченном количестве отсчетов N при оцифровке сигналов (объеме выборки) дискретность частоты Δf в спектрах, полученных с помощью преобразования Фурье, может существенно превышать изменение частоты колебаний δf в измерительном плече датчика, вызванном воздействием на индуктивный датчик измеряемой физической величины:
где fs - частота дискретизации сигнала.
Это вызывает погрешность измерений, обусловленную тем, что частота основной гармоники сигнала с датчика не совпадает с дискретным значением частоты в спектре сигнала и для ее точного определения требуется обработка спектра, основанная на использовании различных интерполяционных методов. Такая обработка позволяет уменьшить погрешность, но ее величина, тем не менее, остается существенной. Для уменьшения Δf необходимо увеличивать объем выборки N, увеличив тем самым количество дискретных значений частоты в спектре, но это снижает быстродействие преобразователя параметров индуктивных датчиков.
Технический результат - повышение точности цифрового способа преобразования параметров индуктивных датчиков при сохранении ограниченного объема выборки при оцифровке сигналов с датчиков.
Технический результат достигается тем, что кратковременным электрическим импульсом возбуждаются колебательные процессы в LC-контурах измерительного и опорного плеч датчика и определяются частоты колебаний микроконтроллером, который преобразует с помощью встроенных в него аналого-цифровых преобразователей сигналы с измерительного и опорного плеч датчика в цифровой код, вычисляет спектр и определяет основные гармоники сигналов для каждого из плеч датчика.
Особенностью является то, что для каждого из сигналов производят временную инверсию путем переиндексации элементов массивов, осуществляют Фурье-преобразование полученных в результате инверсии сигналов, определяют действительные Re U(f) и мнимые Im U(f) трансформанты сигналов на частоте, наиболее близкой к частоте основной гармоники, вычисляют начальные фазы колебаний а сигналов для измерительного и опорного плеч датчика по формуле
и находят их разность, однозначно связанную с изменением параметров датчика.
Сущность способа поясняется чертежами, где на фиг.1а представлен вид сигналов с измерительного и опорного плеч датчика, а на фиг.1б представлен результат временной инверсии.
Способ осуществляется следующим образом: снимают сигналы с LC-контуров измерительного и опорного плеч датчика, преобразуют с помощью микроконтроллера в числовые массивы данных, после чего производят временную инверсию сигналов путем переиндексации элементов каждого массива - первый элемент становится последним и наоборот. Временную инверсию производят для того, чтобы получить наибольшее отличие в начальных фазах для сигналов, снимаемых с измерительного и опорного плеч датчика. Затем производят Фурье-преобразование полученных в результате инверсии сигналов и определение действительных Re U(f) и мнимых Im U(f) трансформант сигналов на частоте, наиболее близкой к частоте основной гармоники. После этого вычисляют начальную фазу колебаний а сигналов для каждого из плеч датчика:
Разность начальных фаз сигналов, снимаемых с измерительного и опорного плеч, однозначно связана с изменением параметров датчика, вызванным воздействием на него измеряемой физической величины.
Повышение точности заявленного способа преобразования параметров индуктивных датчиков достигается за счет того, что, в отличие от прототипа, в нем не требуется точно определять частоту основной гармоники сигнала. Достаточно вычислить мнимую и вещественную трансформанты при дискретном значении частоты, наиболее близкой к частоте основной гармоники, и найти их отношение. Операция деления трансформант друг на друга позволяет скомпенсировать погрешности, обусловленные не совпадением основной гармоники сигнала с дискретным значением частоты спектра.
Claims (1)
- Цифровой способ преобразования параметров индуктивных датчиков, заключающийся в том, что кратковременным электрическим импульсом возбуждаются колебательные процессы в LC-контурах измерительного и опорного плеч датчика и определяются частоты колебаний микроконтроллером, который преобразует с помощью встроенных в него аналого-цифровых преобразователей сигналы с измерительного и опорного плеч датчика в цифровой код, вычисляет спектр и определяет основные гармоники сигналов для каждого из плеч датчика, отличающийся тем, что для каждого из сигналов производят временную инверсию путем переиндексации элементов массивов, осуществляют Фурье-преобразование полученных в результате инверсии сигналов, определяют действительные Re U(f) и мнимые Im U(f) трансформанты сигналов на частоте, наиболее близкой к частоте основной гармоники, вычисляют начальные фазы колебаний α сигналов для измерительного и опорного плеч датчика по формуле
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012127940/28A RU2507522C1 (ru) | 2012-07-03 | 2012-07-03 | Цифровой способ преобразования параметров индуктивных датчиков с использованием временной инверсии сигнала |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012127940/28A RU2507522C1 (ru) | 2012-07-03 | 2012-07-03 | Цифровой способ преобразования параметров индуктивных датчиков с использованием временной инверсии сигнала |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012127940A RU2012127940A (ru) | 2014-01-10 |
RU2507522C1 true RU2507522C1 (ru) | 2014-02-20 |
Family
ID=49884196
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012127940/28A RU2507522C1 (ru) | 2012-07-03 | 2012-07-03 | Цифровой способ преобразования параметров индуктивных датчиков с использованием временной инверсии сигнала |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2507522C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1179337A (en) * | 1966-03-23 | 1970-01-28 | Rosemount Eng Co Ltd | Improvements in Measuring Bridge Circuits |
RU2168728C1 (ru) * | 1999-12-14 | 2001-06-10 | Смирнов Виталий Иванович | Способ и устройство преобразования сигналов от датчиков индуктивного и резисторного типов |
RU2339047C1 (ru) * | 2007-05-22 | 2008-11-20 | Институт радиотехники и электроники Российской Академии Наук | Устройство для преобразования параметров датчиков индуктивного типа |
RU2421741C1 (ru) * | 2009-12-01 | 2011-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Цифровой преобразователь параметров датчиков индуктивного типа |
-
2012
- 2012-07-03 RU RU2012127940/28A patent/RU2507522C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1179337A (en) * | 1966-03-23 | 1970-01-28 | Rosemount Eng Co Ltd | Improvements in Measuring Bridge Circuits |
RU2168728C1 (ru) * | 1999-12-14 | 2001-06-10 | Смирнов Виталий Иванович | Способ и устройство преобразования сигналов от датчиков индуктивного и резисторного типов |
RU2339047C1 (ru) * | 2007-05-22 | 2008-11-20 | Институт радиотехники и электроники Российской Академии Наук | Устройство для преобразования параметров датчиков индуктивного типа |
RU2421741C1 (ru) * | 2009-12-01 | 2011-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Цифровой преобразователь параметров датчиков индуктивного типа |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012127940A (ru) | 2014-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101584394B1 (ko) | 위상 측정 장치, 및 주파수 측정 장치 | |
US9952065B2 (en) | Position sensor device to determine a position of a moving device | |
CN108918961B (zh) | 一种针对频率时变正弦信号的快速频率测量方法 | |
RU2507522C1 (ru) | Цифровой способ преобразования параметров индуктивных датчиков с использованием временной инверсии сигнала | |
RU2421741C1 (ru) | Цифровой преобразователь параметров датчиков индуктивного типа | |
RU2435168C1 (ru) | Способ гармонического анализа периодического многочастотного сигнала | |
RU2734902C1 (ru) | Способ измерения входного и взаимного сопротивления антенн в диапазоне частот | |
CN103592513B (zh) | 电力信号谐波分析方法和装置 | |
RU2567441C1 (ru) | Способ цифрового измерения электрических величин | |
RU2363005C1 (ru) | Способ спектрального анализа полигармонических сигналов и устройство для его реализации | |
RU2521761C1 (ru) | Цифровой измерительный преобразователь индуктивного типа с повышенным быстродействием | |
RU2339047C1 (ru) | Устройство для преобразования параметров датчиков индуктивного типа | |
RU2009118999A (ru) | Цифровой способ измерения фазового сдвига гармонических колебаний | |
KR100980168B1 (ko) | 위상차 검출 장치 및 회전 위치 검출 장치 | |
CN105509776B (zh) | 使用振弦式传感器进行动态测量的方法和装置 | |
Imaike et al. | Fully Digital QCM using Twin Quartz Sensor | |
RU207513U1 (ru) | Измеритель входного и взаимного сопротивления антенн в диапазоне частот | |
Zhmud et al. | Modern ways of high-precision frequency measurements | |
RU2421740C2 (ru) | Способ определения частоты радиосигналов в акустооптическом приемнике-частотомере в линейном режиме работы фотоприемника | |
SU737884A1 (ru) | Устройство дл измерени электрофизических характеристик пьезокерамических резонаторов | |
Zhang et al. | Frequency evaluation of SAW torque response signal using Hilbert envelope-demodulation | |
RU2582848C2 (ru) | Способ измерения среднеквадратического значения синусоидального напряжения и измеритель, его реализующий (варианты) | |
SU1167759A1 (ru) | Цифровой измеритель коэффициента электромеханической св зи пьезопреобразователей | |
JP2015145786A (ja) | 位置センサ | |
RU2416092C1 (ru) | Способ диэлькометрического контроля влажности материалов |