SU1109851A1 - Управл емый измерительный генератор - Google Patents

Abstract

УПРАВЛЯЕМЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий усилитель, между выходом и управл ющим входом которого включена цепь автоматической регулировки усилени  (АРУ), разделительный конденсатор, один вывод которого подключен к выходу усилител , а к другому выводу которого подключены первый вывод первого эталонного резистора, параллельный LC -контур, и встречно- . последовательно соединенные перва  и втора  обмотки св зи, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерений и линейности хАрактеристики преобразовани  механических перемещений катушки индуктивности параллельного LC -контура в частоту, в него введены интегрирующа  fJC -цепь, выход которой подключен к сигнальному входу усилител , и эталонньй конденсатор, который включен между вторым вьшодом первого эталонного резистора и первым выводом дополнительно введенного второго эталонного резистора, второй g вывод которого подключен к общей пине , причем перва  и втора  обмотки (Л св зи включены между точкой.соедис: нени  второго вьшода разделительного Конденсатора с первым эталонийм резистором и общейшиной, а параллельный UC -контур между точкой соединени  эталонного конденсатора с вторьм эталонным резистором и вхо дом интегрирующей, RC -цепи,причем катушка индуктивности параллельного со Lt-контура выполнена в виде регулиОО руемой катушки индуктивности. сл

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может использоватьс  дл  преобразовани  малых ме ханических перемещений в частоту. Известен управл емьш изме1 итель ный генератор дл  преобразовани  механических перемещений чувствительного элемента Датчика в частот с помощью переменной индуктивности с линеаризацией выходной характери тики путем профилировани  формы витков переменной индуктивности tl Однако управл емый измерительный генератор с такой линеаризацией при величине перемещени  чувствительного элемента датчика в предела О,1-1 мм не обладает требуемой чув ствительностью и линейностью характ ристики . Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  управл емый измерительньш генератор содержащий усилитель, между выходом и управл ющим входом которого включена цепь АРУ, разделительный конденсатор , один вывод которого подключен к выходу усилител , а к друг му выводу подключены первый вывод первого эталонного резистора, паpaллeльньrii LC -контур и встречнопоследовательно соединенные перва  втора  обмотки св зи, а также управл ющий резистор, причем колеба тельный контур вьтолнен на замкнутом магнитопроводе Г23. Однако известный управл емьй изм рительный генератор в случае исполь зовани  его дл  преобразовани  в частоту переменного сопротивлени  не активного, а индуктивного характера , например, перемещени  катущ- ки индуктивности,  вл ющейс  датчиком преобразовател  механических перемещений, обаладет пониженной чувствительностью преобразовани  и нелинейной характеристикой вследств того, что по сравнению с активным сопротивлением фаза тока в индуктив ном сопротивлении сдвинута на 90 в результате чего нарушаетс  баланс фаз в управл емом измерительном генераторе и ухудшаютс  его характеристики . Цель изобретени  - повышение точности измерений и линейности характеристики преобразовани  механических перемещений катушки индуктивности параллельного LC -контурй в частоту. Дл  достижени  поставленной цели в управл емый измерительный генератор , содержащий усилитель, между выходом и управл ющим входом которого включена цепь АРУ, разделительный конденсатор, один вывод которого подключен к выходу усилител , а к другому вьгооду которого подключены первый вьгаод первого эталонного резистора , параллельный LC -контур и встречно-последовательно соединенные перва    втора ,обмотки св зи, выведены интегрирующа  fгc-цeпь, выход которой подключен к сигнальному входу усилител , и эталонный конденсатор , который включен между вторым выводом первого эталонного резистора и первым выводом дополнительно введенного второго эталонного резистора, второй вывод которого подключен к общей пшне, причем перва  и втора - индуктивные обмотки св зи включены мелзду точкой соедине ки  второго вывода разделительного конденсатора с первым эталонным резистором и общей шиной, а параллельный LC -контур включен между точкой соединени  эталонного конденсатора с вторым эталонным резистором и входом интегрирующей RC -цепи, причем катушка индуктивности параллельного LC -контура выполнена в виде регулируемой катущки индуктивности . На чертеже представлена принципиальна  электрическа  схема управл емого измерительного генератора. Управл емый измерительный генератор содержит усилитель 1, параллельный LC -контур 2, состо щий из контурного конденсатора 3 и катушки 4 индуктивности,  вл ющейс  подвижным  корем индуктивного преобразовател , первую 5 и вторую 6 обмотки св зи, которые  вл ютс  статором индуктивного преобразовател , интегрирующую RC -цепь 7, состо щую из резистора 8 и конденсатора 9, разделительный конденсатор 10, первый эталонный резистор 11, второй эталонньй резистор 12, эталонньй конденсатор 13 и цепь АРУ 14, состо щую из разделительного 15 и ильтрующего 16 конденсаторов, вьтр мительного диода 17j первого 18 и второго 19 резисторов.

Управл емый измерительный генератор работает следующим образом.

Усилитель 1, в качестве которого может быть использован операционный усилитель, охваченный петлей положительной обратной св зи, замкнутой через параллельный LC -котур 2, самовозбуждаетс  на частоте, определ емой условием баланса фаз и амплитуд. Согласно этому условию частота самовозбуждени  принимает такое значение, при котором фазовый сдвиг сигнала по замкнутому контуру , образованному усилителем и цепью обратной св зи, равен О (или ЗбО). Полный сигнал обратной св зи состоит из трех векторных слагаемых . Первое слагаемое представл ет собой опорный сигнал на первом эталонном резисторе 11, сдвинутый по фазе в сторону опережени  на угол около 45 благодар  емкостному сопротивлению эталонного конденсатора 13. Второе слагаемое представл ет собой полезный управл ющий сигнал на катушке 4 индуктивности индуктивного преобразовател , который имеет нулевой фазовый сдвиг и амплитуду, пропорциональную механическому смещению  кор  от средней нулевой точки. Третье слагаемое составл ет падение напр жени  на конденсаторе 9 интегрирующей RC -цепи 7 на сигнальном входе усилител  1. Фаза этого напр жени  сдвинута в сторону отста вани . При сложении трех векторов фаза результирующего вектора долна иметь нулевой сдвиг, а затухние по амплитуде должно компенсироватьс  соответствующим коэфициентом усилени  усилител  1. Процесс установлени  нулевой фазы в управл емом измерительном генераторе происходит автоматически за счет перестройки по частоте до тако ее величины, при которой фазы первого и третьего векторов измен ютс  так, чтобы установилось требуемое равновесие. При этом точка равновеси  по частоте определ етс  амплитудой вьпсодн ого сигнала на катушке 4 индуктивности, котора  зависит от механического смещени   кор  индуктивного преобразовател .

Устойчива  работа управл емого измерительного генератора наблюда етс  только при синусоидальной

форме выходного сигнала, т.е. при отсутствии ограничени  амплитуды. Такой режим работы поддерживаетс  цепью АРУ 14 на уровне, при котором

вьтолн етс  условие баланса амплитуд . Цепь АРУ 14 осуществл ет выпр мление выходного сигнала вьшр мительным диодом 17 и фильтрацию переменной составл ющей цепочкой из

первого резистора 18 и фильтрующего конденсатора 16. Выпр мленный ток подаетс  в качестве сигнала отрицательной обратной св зи на регулирующий вход усилител  1. Отрицательна  обратна  св зь по посто нному току осуществл ет стабилизацию амплитуды выходного сигнала на заданном уровне и отсутствие ограничени  амплитуды вькодного сигнала.

Повышение чувствительности предлагаемого управл емого измерительного генератора достигаетс  благодар  тому, что индуктивный преобразователь механических перемещений выполнен в виде дифференциального

трансформатора, который имеет значительно большее относительное (в процентах,к диапазону) прираще- . нив выходного сигнала при одинаковом перемещении катушки 4 индуктивности . Это объ сн етс  тем, что в исходном положении катушки 4 индуктивности ее выходное напр жение в рассматриваемом случае равно нулю

благодар  встречно-последовательному включению первой 5 и второй 6 индуктивных обмоток св зи и взаимной компенсации их магнитных полей в средней точке. Но уже при малом смещении от точки равновеси  выходной сигнал резко возрастает.

Отсутствие в индуктивном преобразователе механических перемещеНИИ магнитопровода исключает возможную температурную нестабильность частоты управл емого измерительного генератора. Некоторое снижение чувствительности при этом компенсируетс  работой управл емого измерительного генератора на более высокой частоте.

Таким образом, в предлагаемом устройстве значительно повьппаетс 

точность измерений и линейность характеристики преобразовани  механических перемещений. От аналогичных известных yпpaвл e ыx измерительных генераторов предлагаемое устройство отличаетс  более низкой стоимостью (в 2-3 раза), вьюокой

надежностью и технологичностью в производстве благодар  отсутствию элементов настройки.

Claims (1)

1. УПРАВЛЯЕМЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий усилитель, между выходом и управляющим входом которого включена цепь автоматической регулировки усиления (АРУ), разделительный конденсатор, один вывод которого подключен к выходу усилителя, а к другому выводу которого подключены первый вывод первого эталонного резистора, параллельный LC -контур, и встречно- последовательно соединенные первая и· вторая обмотки связи, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и линейности характеристики преобразования механических перемещений катушки индуктивности параллельного LC -контура в частоту, в него введены интегрирующая RC -цепь, выход которой подключен к сигнальному входу усилителя, и эталонный конденсатор, который включен между вторым выводом первого эталонного резистора и первым выводом дополнительно введенного второго эталонного резистора, второй вывод которого подключен к общей шине, причем первая и вторая обмотки связи включены между точкой .соединения второго вывода разделительного конденсатора с первым эталонном резне тором и общей'шиной, а параллельный IX -контур включен между точкой соединения эталонного конденсатора с вторым эталонным резистором и входом интегрирующей , RC -цепй,причем катушка индуктивности параллельного LC-контура выполнена в виде регулируемой катушки индуктивности.

   >