SU1368637A1 - Фазогенераторный измерительный преобразователь - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано дл  преобразовани  измер емого физического параметра в электрический сигнал. Цель изобретени  - повышение точности преобразовани  и расширение динамического диапазона преобразуемых величин. Преобразователь содержит датчик 1, управл емый генератор 2, блок 3 измерени  фазы и опорный генератор 4. Введение смесителей 6 и 8, синхронизируемого генератора 7, регистратора 5 и блока 9 выделени  сигнала разностной частоты обеспечивает взаимную синхронизацию управл емого и синхронизируемого генераторов 2 и 7 на комбинационных частотах. 3 ил. е сл

Description

00 О) 00

Од со

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано дл  преобразовани  измер емого физического параметра в электрический сигнал.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности преобразовани  и расширение динамического диапазона преобразуемой величины за счет взаимной синхронизации управл емого и синхронизируемого генераторов на комбинационных частотах.

На фиг.1.изображена структурна  схема фазогенераторного измеритель- ного преобразовател ; на фиг.2 - фа- зочастотные характеристики генераторов преобразовател  при двух значени х параметра датчика; на фиг.З - фазочастотные характеристики генера- торов преобразовател  при двух значени х температуры окружающей среды.

Преобразователь содержит датчик 1, управл емьш генератор 2, блок 3.измерени  фазы, опорный генератор 4, ре- ги-стратор 5, первый смеситель 6,синхронизируемый генератор 7, второй смеситель 8 и блок 9 выделени  сигнала разностной частоты, причем выход датчика 1 -соединен с управл ющим входом управл емого генератора 2, синхронизирующий вход которого соединен с выходом второго смесител  В, а выход - с первым входом первого смесител  6, выход которого соединен с входом синхронизируемого генератора 7, выход которого соедин ен с первыми входами второго смесител  8 и блока 9 вьщелени  сигнала разностной частоты второй вход которого соединен с выхо дом управл емого генератора 2, а выход - с первым входом блока 3 измерени  фазы, выход которого соединен с входом регистратора 5, выход опорного генератора 4 соединен с вторыми входами первого 6 и второго 8 смесителей и блока 3 измерени  фазы.

На фиг;2 показаны: зависимость CfjCto) фазового сдвига между выходным сигналом синхронизируемого генерато- ра 7 и -синхронизирующим сигналом от частоты синхронизирующего сигнала - крива  10, зависимость Cf, (со) фазового сдвига между выходным сигналом управл емого генератора 2 и синхронизи- рующим сигналом от частоты синхронизирующего сигнала - крива  11, зависимость Cf , fo) фазового сдвига между .выходным сигналом управл емого генератора 2 и синхронизирующим сигналом от частоты синхронизирующего сигнала при измененном значении параметра датчика 1 - крива  12.

На фиг.З показаны зависимости ср(со) иср(со) - (кривые 13 и 14),сн тые при двух значени х температуры окружающей среды, и зависимости Cf, (Q и Cf (uD ) (кривые 15 и 16), сн тые при двух аналогичных значени х температуры окружающей среды.

Фазогенераторный измерительный преобразователь работает следующим образом.

Изменение измер емой физической величины вызывает изменение значени  выходного параметра датчика 1, кото- рьш, в свою очередь, измен ет парциальную частоту 03,0 управл емого генератора 2, Управл емый генератор 2 синхронизируетс  сигналом, которьй получаетс  в результате смешени  в смесителе 8 сигнала опорного генератора 4 с частотой СД и выходного сигнала синхронизируемого генератора 7 с частотой tOj. Частота синхронизирующего сигнала равна сумме сэ Синхронизируемый генератор 7 синхронизируетс  сигналом, которьй получаетс  в результате смещени  в смесителе 6 сигнала опорного генератора 4 с частотой о, и выходного сигнала управл емого генератора 2 с частотой СО,. Частота данного синхронизирующего сигнала равна разности Q, -со,. Фазовые сдвиги, которые приобретают сигналы с частотами со, и со, по сравнению с соответствующими синхронизирующими сигналами с теми же частотами , определ ютс  фазочастотными характеристиками Cf, (со) управл емого генератора 2 и ср2 () синхронизируемого генератора 7, которые приведены на фиг.2 (кривые 11 и 10 соответственно) Установившийс  режим автоколебательной системы, состо щей из опорного генератора 4, смесителей 6 и 8, управл емого генератора 2 и синхронизируемого генератора 7, определ етс  следующей системой уравнений:

СОз q),(CO,) -Cf,(co).

(1)

Дл  парциальных частот генераторов 2 и 7 первое равенство может быть приближенным:

U,C5,o-COjp.

(2)

Например, дл  парциальных частот CO,Q и CX)j(, при частоте сигнала опорного генератора сэ и фазочастотных характеристиках Cf, (со) и Cf (со) , которые приведены на фиг.2, установившийс  режим определ етс  частотами СО, и COj и фазовым сдвигом 0. Изменение парциальной частоты о до величины из-за изменени  выходного параметра датчика 1 вызывает соответствующее смещение фазочастотной характеристики с, (со) до Ср , (со) (крива  12) При этом установившийс  режим будет определ тьс  частотами U) и со и фазовым сдвигом Ср .

Выходные сигналы генераторов 2 и 7 поступают на входы блока 9 выделени  сигнала разностной частоты, выходной сигнал которого имеет частоту

QP СО,. -Ог COj ,

а фаза его равна сумме С, + tf (РЗ - начальна  фаза сигнала опорного генератора 4, а ср - величина, фазового сдвига в генераторах 2 и 7, В блоке 3 измерени  фазы происходит сравнение двух сигналов с одинаковыми частотами и разными начальными фазами , причем их начальные фазы отличаютс  на величину ср.

Таким образом, в предлагаемом фа- зогенераториом измерительном преобразователе происходит преобразование измер емого параметра в величину фазового сдвига j , соответствующего установившемус  режиму автоколебательной системы преобразовател  .

При воздействии на преобразова- . тель дестабилизирующего фактора, например температуры, фазочастотные характеристики генераторов 2 и 7 ср, (и) и Cf2 (со) (фиг.З, кривые 15 и 13) смещаютс  в одну сторону и занимают новое положение ср (со) и ср (а) (фиг.З, кривые 16 и 14). При этом в соответствии с (1) частоты СО, и со сигналов на выходах генераторов 2 и 7 измен тс  до значений СО и со , а .

значение измер емого фазового сдвига Cf останетс  неизменным.

Таким образом происходит стабили- с заци  характеристики фазогенераторно- го измерительного преобразовател  и, соответственно, увеличение точности преобразовани  измер емого физического параметра в электрический сигнал.

0 Предлагаемый преобразователь по сравнению с известным дает повышение точности более чем на пор док при низкодобротных контурах генераторов, что позвол ет также расширить диапа5 зон изменени  измер емых величин.

Фор. мула изобретени 

Фазогенераторный измерительный

0 преобразователь, содержащий управл емый и опорный генераторы и блок измерени  фазы, причем вход устройства дл  подключени  датчика соединен с управл ющим входом управл емого гене5 ратора, а выход опорного генератора соединен с первым входом блока измерени  фазы, отличающийс  тем, что, с целью повьш1ени  точности и расширени  диапазона изменени  из0 мер емой величины, в него введены два смесител , синхронизируемый генератор , блок вьщелени  сигнала разностной частоты и регистратор, причем выход опорного генератора соеди нен с первыми входами первого и второго смесителей, выход второго смесител  соединен с синхро} изирую1цим входом управл емого генератора, выход которого соединен с вторым входом

0 первого смесител , выход которого соединен с входом синхронизирующего генератора, выход которого соединен с вторым входом второго смесител  и первым входом блока выделени  сигнала

5 разностной частоты, второй вход которого соединен с выходом управл емого генератора, а выход - с вторым входом блока измерени  фазы, выход которого соединен с входом регистратора.

(uV Щ

/// /л

/

.У/

л;

. 2

/j

/

16 15

л;

9и,5

Claims (1)

1. Фор. мула изобретения

   Фазогенераторный измерительный преобразователь, содержащий управляемый и опорный генераторы и блок измерения фазы, причем вход устройства для подключения датчика соединен с управляющим входом управляемого генератора, а выход опорного генератора соединен с первым входом блока измерения фазы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона изменения измеряемой величины, в него введены два смесителя, синхронизируемый генератор, блок выделения сигнала разностной частоты и регистратор, причем выход опорного генератора соединен с первыми входами первого и второго смесителей, выход второго смесителя соединен с синхронизирующим входом управляемого генератора, выход которого соединен с вторым входом первого смесителя, выход которого соединен с входом синхронизирующего генератора, выход которого соединен с вторым входом второго смесителя и первым входом блока выделения сигнала разностной частоты, второй вход которого соединен с выходом управляемого генератора, а выход - с вторым входом блока измерения фазы, выход которого соединен с входом регистратора.