I10 Изобретение относитс к электроиз мерительной технике, в частности к устройствам дл цифрового измерени пассивных параметров цепей, на переменном токе. . Изобретение может быть использовано в различных измерительных преобразовател х , .измерител х незлект-. рических величин, информационно-измерительных системах и устройствах автоматического управлени . Известны цифровые экстремальные модул ционные мосты переменного тока , содержащие питающий генератор, мостовую измерительную цепь и систему автоматического уравновешивани Недостатком их вл етс невысокое быстродействие. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс цифровой экстремальный квазимодул 1ЩОННЫЙ мос;т переменного тока, содержащий {прк уравновешивании по одному параметру последовательно соединенные питающий генератор, измерительную мостовую цепь с дискретно регулируемыми уравновеагивающими элементами, избирательньш усилитель, амплитудный детектор и экстремумдетектор , а также основной реверсивный счетчик и трехпозицирнный реверсивный счетчик модул тора, выходы которых подключены к ди.скретно регу .лируемым уравновешивающим элементам мостовой цепи, а входы - к выходам KONn yTaTOpa, вход которого соединен с тактовым генератором, Трехпозиционный реверсивный счетчик модул тора имеет три состо ни +1,0 и -J,, соответствующие изменению состо ни мостовой цепи на +1,0 или -1 шаг дискретного изменени уравновешивающего параметра относительно его значени , заданного основный реверсивным счетчиком. Управл ющий вход коммутатора св зан через логический элемент совпадений с выходомэкстремум-детёктора и с выходом трех пози1 онного реве сивного счетчика модул тора. Входы управлени реверсом основного реверсивного счетчика и трехпозиционного реверсивного счет чика модул тора подключены к выходу экстремум-детектора. К выходу основного реверсивного счетчика подключено также цифровое отсчетное устройство .Ло гический элемент совпадений управл в ет коммутатором таким образом, что рабочие импульсы проход т йа основНОЙ реверсивный счетчик только тогда , когда со впадают сигналы: либо +I трехпозиционного реверсивного счетчика модул тора и + управлени реверсом, либо противоположные зна-. чени этих сигналов. Во всех остальных случа х импульсы проход т через коммутатор на трехпозиционный реверсивный счетчик модул тора 2. Известный цифровой экстремальный мост обладает высокой точностью измерени и высоким быстродействием, однако существенным его недостатком вл етс низка помехоустойчивость по отношению к помехам, однородным по своей физической природе с измер емой величиной. Такие помехи чаще всего про вл ютс в виде сразнительгно низкочастотных коле.баний измер емой величины относительно ее среднего значени , которое должно быть измерено . К ним относ тс , например, вибропомехи, сопровождающие измерение таких неэлектрических величин как масса,сила посредством упругих элементов, неоднородности потока жид кости или. газа при измерении параметров движени этих сред; пульсации контролируемого давлени в трубопроводах работающих машин и т.д. Когда период колебаний помехи намного больше времени уравновешивани моста, происходит нормальное отслеживание изменений входной величины, благодар чему возможна последующа обработ ка результатов измерени дл вычислени среднего значени . Если же период колебаний помехи соизмерим со временем уравновешивани или меньше его, нормальное уравновешивание становитс невозможным, цифровой мост ведает беспор дочно измен ющиес результаты с большими погрешност ми и пользоватьс прибором становитс практически невозможно. К такому же результату привод т и электрические помехи определенной категории, а именно те, которые модулируют сигнал неравновеси измерительной цепи вследствие нелинейности тракта усилени . Колебани помехи нельз подавить в тракте усилени сигнала неравновеси моста, работающем на переменном токе несущей частоты, а при введении фильтра нижних частот после амплитудного детектора в выходном напр жении этого фильтра по вл етс посто нна составл юща , величина которой 3108 зависит от параметров помехи. Это происходит вследствие того, что на амплитудный детектор поступает сигна несущей частоты, модулированный помехой , т.е. их произведение. Амплитудный детектор, имеющий несимметрич ную о тносительно начала координат характеристику, выдел ет абсолютную величину входного сигнала, т.е. прои ведение абсолютных величин сигнала и помехи. Таким образом, сигнал на выходе амплитудного детектора будет зависеть как от параметров полезного сигнала, так и от параметров помехи, которые нестабильны. Данное вление сделало бы невозможным получение достоверного результата измерени . Цель изобретени - повышение помехоустойчивости цифрового автоматического экстремального моста к помег хам, однородным по физической природе с измер емой величиной, а также расширени его области применени путем обеспечени возможности измерени средне .го значени колеблющихс величин. . I Указанна цель достигаетс тем что в цифровой автоматический экстрема ный мост переменного тока, содержащий последовательно соединенные пита ющий генератор, мостов.ую измерительную цепь с дискретно регулируемыми элементами, избирательньй усилитель и амплитудный детектор, основной реверсивный счетчик и трехпозиционный реверсивный счетчик модул тора выходы которых подключены к дискретно регулируемым уравновешивающим элементам мостовой измерительной цепи , а входы - к выходам коммутатора рабочих импульсов, вход управле ни которого соединен через логический элемент совпадений с выходами трехпозиционного реверсивного счетчика модул тора и с соединенными между собой входами управлени ре .версом обоих реверсивных счетчиков, цифровое отсчетное устройство, подключенное к выходу основного реверсивного счетчика и тактовый генератор , введены дополнительный модул тор и делитель частоты, входы которых подключены к тактовому генератору , а выходы соответственно - к мостовой измерительной цепи и входу коммутатора рабочих импульсов, а также разделительный конденсатор и последовательно соединенные фазочув ствительный детектор, фильтр нижних частот и дискриминатор пол рности напр жени , причем первый, вход фазочувствительного детектора через разделительный конденсатор подключен к выходу амплитудного детектора, а второй (опорный) вход фазочувствительного детектора - к выходу тактог вого генератора, а выход дискриминатора пол рности напр жени - к входу управлени реверсом бсновного реверсивного счетчика импульсов. Благодар введению дополнительного модул тора в сигнал неравновеси вводитс информаци о знаке отклонени равновеси в виде фазы огибающей этого сигнала по отношению к фазе напр жени тактового генератора. Эта информаци выдел етс фазочувствительным детектором. Таким образом, характеристика тракта мостова цепь - выход фазочувствительного детектора в отличие от известного моста становитс симметричной относительно начала координат передаточной характеристики. Это дает возможность отделить полезную информацию о направлении уравновешивани , заключенную в знаке посто нной соста вл ющей от помехи, про вл ющейс в виде переменной составл ющей этого сигнала, с помощью фильтра нижних частот. Введение фильтра нижних частот позвол ет также измер ть среднее значение величин, что расшир ет область применени моста. На чертеже представлена структурна схема предлагаемого цифрового автоматического экстремального моста переменного тока. Устройство содержит последовательно соединентле питающий генератор 1, мостовую измерительную цепь 2 с дискретно регулируемыми элементами, избирательный усилитель 3, амплитудный детектор 4, разделительный конденсатор 5, фазочувствительный детектор 6, фильтр 7 нижних частот, дискриминатор 8 пол рности .напр жени , основной реверсивный счетчик 9 импульсов, трехпозиционньш реверсивный счетчик 10 модул тора, коммутатор 11 рабочих импульсов, дополнительный модул тор 12, делитель 13 частоты, тактовый генератор 14, логический элемент 15 совпадений и цифровое отсчетное устройство 16. Выходы основного реверсивного счетчика 9 и трехпозициОнного ревер-i сивного счетчика 10 модул тора подключены к дискретно регулируемым . уравновешивающим элементам мостовой измерительной цепи 2, а . входы к выходам коммутатора 11 рабочих импульсов, вход управлени которого соединен через логический элемент 5 совпадений с выходами трехпози- . ционного реверсивного счетчика 10 модул тора и с соединенными между с бой входами управлени реверсом обо их реверсивных счетчиков. Цифровые отсчетное устройство 16 подключено выходу основного реверсивного счетчика 9, входы дополнительного модул тора 12 к делител 13 частоты подключены к тактовому генератору 14, выходы соответственно - к мостовой измерительной цепи 2 и входу коммута тора 1I рабочих импульсов. Устройство работает следующим образом. С питающего генератора J на мосто вую измерительную цепь 2 поступает переменное напр жение. Сигнал неравновеси мостовой цепи 2 усиливаетс Избирательным усилителем 3 и поступает на a mлитyдный детектор 4. Такг товый генератор 14 вырабатывает импульсы напр жени тактовой частоты, управл ющие работой дополнительного модул тора 12, который модулирует (периодически измен ет на небольшую величину) уравновешивающий параметр мостовой цепи 2. При этом в огибающей сигнала неравновесий мостовой цепи 2 по вл етс переменна составл юща тактовой частоты, фаза которо зависит от знака неравновеси . Амплитудный детектор 4 вьщел ет огибающую сигнала неравновеси , разделительный конденсатор 5 выдел ет пере- MeHHjno составл ющую этой огибающей, и с помощью фазочувствительного детектора б, опорным дл которого вл етс на1пр жение тактового генератора 14, выдел етс досто нное напр жение , пол рность которого однозначно определ ет знак неравновеси мостовой цепи 2. В выходном сигнале фазочувствительного детектора 6, помимо посто нной составл ющей, присут ствует переменна составл юща помег хи, котора вызвана .неинформативными колебани ми измер емой величины. Эта помеха подавл етс фильтром 7 нижних частот. Дискриминатор 8 пол р нести напр жени (например усилитель ограничитель, компаратор напр жений с нулевой уставкой и т.п.) в зависимости от пол рности напр жени на выходе фильтра 7 нижних частот выдает на своем выходе один из двух логических сигналов, который устанавлй вает основной реверсивный счетчик 9 и трехпозиционный реверсивный счетчик 10 модул тора дл счета в пр мом или обратном направлении. Этот же сигнал реверса подаетс на логический элемент 15 совпадений. Рабочие импульсы, управл юпще уравновешиванием , поступают с выхода делител 13 частоты через коммутатор I1 на основной реверсивный счетчик 9 либо на трехпозиционный реверсивный счетчик 10 модул тора. Коэффициент делени делител 13 частоты выбираетс из услови окончани переходного процесса в фильтре 7 нижних частот за врем одного такта уравновешивани , Уравновешивание моста производитс по следующему алгоритму. В начале уравновешивани основной реверсивный счетчик 9 и трехпозиционный реверсивный счетчик IО модул тора наход тс в произвольных состо ни х. Дискриминатор 8 пол рности напр жени выдает йа шины реверса логический сигнал, соответствующий направлению движени к равновесию. Коммутатор 1I рабочих импульсов подключает при этом выход делител 13 частоты на вход трехпозиционного реверсивного счетчика 10 модул тора, который под действием рабочих импульсов переходит в одно из своих крайних состо ний (+1 или -1) в направлении движени к равновесию, если до этого он находилс в нулевом или противоположном крайнем состо нии. Если после этого пол рность напр жени на выходе фильтра 7 нижних частот не изменилась на .противоположную , то логический элемент 15 совпадений переключает посредством коммутатора 11 рабочие импульсы, с выхода делител 13 частоты на вход основног го реверсивного счетчика-9, который начинает считать и переключать одновременно уравновешивающие элементы мостовой цепи 2, приближа мост к равновесию. При переходе через точку равновеси логический сигнал на выходе дискриминатора 8 пол рности напр жени принимает противоположное значение, при этом логический элемент 15 совпадений переключает ком7108 мутатор 11 на вход трехпозиционного реверсивного счетчика 10 модул тора и уравновешивающий элемент мостовой цепи 2 начинает измен тьс по двум или трем соседним дискретным зиачени м в окрестности равновеси за счет возвратно-поступательных движений трехпозиционного реверсивно го счетчика10 модул тора, при этом состо ние основного реверсивного счетчика 9 не измен етс и на цифровом отсчётном устройстве 16 индуцируетс число, соответствукщее бли жайшему к равновесию значению уравно вешивающего параметра. При подекадно-след щем уравновеши вании цифрового моста целесообразно переключать коэффициент делени дели тел 13 частоты и посто нную времени фильтра 7 нижних частот в зависимоети от номера декады, при этом на более старших Декадах уравновешивание можно производить быстрее, тдк как вли ние помех на этих декадах сказываетс меньше. Это увеличит быстродействие многодекадного цифрового моста переменного тока. Преимуществом предлагаемого устройства вл етс возможность работы с параметрическими (емкостными, индуктивными , резис.тивными и т.д. датчиками иеэлектрических величин при наличии неинформативных колебаний измер емой велшчины (например, вибра-. ций груза при измерении веса) . Устранение указанного недостатка в предлагаембй устройстве позвол ет расширить область применени цифровых экстремальных мостов переменного тока, использовать их преимущества (высока чувствительность и точность при измерении незлектрических величин, благодар чему значительно сокращаетс срок окупаемости затрат, на их изт готовление, а также повышаетс достоверность измерени при наличии вибропомех.
«ъ--
т
V4
52
г/