SU1370608A1 - Частотный преобразователь дл тензодатчиков - Google Patents
Частотный преобразователь дл тензодатчиков Download PDFInfo
- Publication number
- SU1370608A1 SU1370608A1 SU864078843A SU4078843A SU1370608A1 SU 1370608 A1 SU1370608 A1 SU 1370608A1 SU 864078843 A SU864078843 A SU 864078843A SU 4078843 A SU4078843 A SU 4078843A SU 1370608 A1 SU1370608 A1 SU 1370608A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- input
- output
- frequency
- mixer
- strain gauge
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано в измерительных устройствах дл измерени силы и давлени . Преобразователь содержит опорный генератор 1, два тензорезисторных моста 2 и 3, фильтр 4 верхних частот, сумматор 5, однополюсные смесители 7, 8, II и 13, перестраиваемый генератор 9, частотозависимый фазовращатель 10, резонансный усилитель 12, фазовый детектор 14 и блок 15 управлени частотой перестраиваемого генератора. Введение тензорезисторно- го моста 3, сумматора 6 и образование новых функциональных св зей повышают точность измерени путем по- вьЕиени крутизны и линейности характеристики преобразовани . 1 ил.
Description
сл
оо
о
О)
о
СХ)
1
Изобретение относитс к измерительной технике, а именно к частотным преобразовател м дл тензодат- чиков, и может быть использовано в измерительных устройствах дл измени силы или давлени .
Цель изобретени - повьшение тности измерени путем повышени кртизны и линейности характеристики преобразовани .
На чертеже представлена блок-схма преобразовател .
Устройство содержит опорный генератор 1 , два тензорезисторных моста 2 и 3, фильтр 4 верхних частот, два сумматора 5 и 6, первый 7 и второй 8 однополюсные смесители, перестраиваемый генератор 9, частотозависимый фа-2о мостов сбалансирован, а другой раз30
35
зовращатель 10, третий однополюсный смеситель 11, резонансный усилитель 12, четвертый однополюсный смеситель 3, а также фазовый детектор 14 и блок 15 управлени частотой перестра-25 иваемого генератора. При этом вход опорного генератора 1 соединен с входами тензорезисторных мостов 2 и 3, выходы которых подключены к первым входам сумматоров 5 и 6 соответственно , и с входом фильтра 4 верхних частот, подключенного выходом к вторым входам сумматоров 5 и 6, выходы которых соединены с первыми входами первого 7 и второго 8 однополосных смесителей соответственно, выход первого однополосного смесител 7 подключен к входу четвертого однополосного смесител 13. Второй 8 и третий 11 однополосные смесители 11, резонансньй усилитель 12 и четвертый однополосньй смеситель 13, выход которого соединен с вторым входом третьего однополосного смесител 11, включены последовательно. Кроме того, выходы опорного генератора 1 и резонансного усилител 12 соединены соответственно с первым и вторым входами фазового детектора 14, выход перестраиваемого генератора 9 подключен к второму входу второго однополосного смесител 8, а фазовый детектор 14, блок 15 управлени частотой перестраиваемого генератора, перестраиваемый генератор 9 и частотозависимый фазовращатель 10, выход которого подключен к второму входу первого однополосного смесител 7, соединены последовательно.
40
45
50
55
балансирован или оба тензорезисторных моста сбалансированы.
Однополосные смесители 7, 8,11 и 13 вьтолнены по фильтровой или фа зокомпенсационной схеме. В первом случае дл выделени колебаний либо с суммарной, либо с разностной частотой используетс фильтр, установленный на выходе перемножител (смесител ) сигналов. Во втором случае выделение одной боковой полосы осуществл етс благодар соответствующему включению двух или трех перемножителей и двух или трех фазовращателей в однополосном смесителе .
Кроме того, частотозависимый фазо вращатель выполнен таким образом, что фазовый сдвиг в нем пр мо пропор ционален частоте входных колебаний. В качестве частотозависимого фазовращател может быть установлена, например, лини задержки.
Устройство работает следующим образом.
С выхода опорного генератора 1 колебание с частотой u) поступает на входы первого 2 и второго 3 тензорезисторных мостов и одновременно на вход фильтра 4 верхних частот. С выходов тенэорезисторных мостов 2 и 3 колебани поступают соответственно на первые входы первого 5 и второго 6 сумматоров, на вторые входы которых поступает колебание с выхода фильтра 4 верхних частот. Тензорезисторные мосты 2 и 3 и фильтр 4 верхних частот, входы которых сое
Тензорезисторные мосты состо т из резисторов, включенных по мостовой схеме (так назьшаемые четырехполюсники с перекрестными св з ми ), причем один или несколько резисторов вл ютс датчиками измер емой физической величины, например давлени . Тензорезисторные мосты вьшолне- ны таким образом, что воздействие, измер емой физической величины дифференциально измен ет их коэффициенты передачи, т.е. одно и то же измер емое воздействие (например, давление ) приводит к равным по абсолютной величине, но противоположным по знаку изменени м их коэффициентов передачи, причем в стационарном состо нии один из тензорезисторных
0
5
5
0
5
0
5
балансирован или оба тензорезисторных моста сбалансированы.
Однополосные смесители 7, 8,11 и 13 вьтолнены по фильтровой или фа- зокомпенсационной схеме. В первом случае дл выделени колебаний либо с суммарной, либо с разностной частотой используетс фильтр, установленный на выходе перемножител (смесител ) сигналов. Во втором случае выделение одной боковой полосы осуществл етс благодар соответствующему включению двух или трех перемножителей и двух или трех фазовращателей в однополосном смесителе .
Кроме того, частотозависимый фазовращатель выполнен таким образом, что фазовый сдвиг в нем пр мо пропорционален частоте входных колебаний. В качестве частотозависимого фазовращател может быть установлена, например, лини задержки.
Устройство работает следующим образом.
С выхода опорного генератора 1 колебание с частотой u) поступает на входы первого 2 и второго 3 тензорезисторных мостов и одновременно на вход фильтра 4 верхних частот. С выходов тенэорезисторных мостов 2 и 3 колебани поступают соответственно на первые входы первого 5 и второго 6 сумматоров, на вторые входы которых поступает колебание с выхода фильтра 4 верхних частот. Тензорезисторные мосты 2 и 3 и фильтр 4 верхних частот, входы которых соединены , и сумматоры 5 и 6, подключенные первыми вх одами к выходам первого 2 и второго 3 тензорезисторных мостов соответственно, а вторыми входами - к выходу фильтра 4 верхних частот, образуют частотозависимый фазовращатель, величины фазовых сдвигов на выходах которого относительно входного колебани определ ютс значени ми козффициентов передачи тензорезисторных мостов. В стационарном состо нии при отсутствии измер емого воздействи первый тензо- резисторный мост 2 сбаланс41рован и его коэффициент передачи равен нулю, при этом фазовый сдвиг колебани на выходе первого сумматора 5 по отношению к колебанию на входе фазовращател L/ф arctg 1/ u. , где i - посто нна времени филыра 4 верхних частот (при условии использовани фильтра верхних частот первого пор дка ). В то же врем второй тензо- резисторный мост 3 находитс в состо нии , например, максимального разбаланса и его коэффициент передачи равен некоторому максимальному значению , при этом фазовый сдвиг колебани на выходе второго сумматора 6 по отношению к колебанию на входе фазовращател
Г sin Larctg ысСJ
Кп
U Ф1
arctg
К,, Гсоз I arctg J--J
П т
где К - коэффициент передачи второго тензорезисторного моста 3;
- максимальное значение коэффициента передачи второго тензорезисторного моста;
К„ - модуль коэффициента передчи фильтра 4 верхних час- тот.
С выходов первого 5 и второго 6 сумматоров колебани поступают на входы первого 7 и второго 8 однополосных смесителей. На второй вход второго однополосного смесител 8 поступает колебание с выхода перестраиваемого генератора 9. Одновременно колебание с выхода перестраиваемого генератора 9 через частотозвисимый фазовращатель 10 поступает на второй вход первого однополосного смесител 7. Колебани с выходов
0
второго 8 и первого 7 однополосных смесителей поступают на входы третьего 1 I и четпсртог о I 3 однополосных смесителей соответственно. Выход третьего однополосного смесител I1 подключен к входу резонансного усилител 12, выход которого соединен с вторым входом четвертого од- Q нополосного смесител 13, подключенного выходом к второму входу третьего однополоеного смесител 11. Выход резонансного усилител I2 подключен к второму входу четвертого однополос- 5 ного смеси гел 13 и к входу фазового детектора 14. Включенные в кольцевое соединение третий однополосный смеситель 11, резонансный ускпитель 12 и четвертый однополосный смеситель 0 3, которого соединен с вторым входом третьего однополосного смесител 11, образуют автоколебательную систему, в которой в стационарном состо нии при вьтолнении условий 5 баланса фаз и амплитуд существуют
устойчивые колебани с частотой, равной частоте to, опорного генератора.
На входы фазового детектора 14 поступают колебани одинаковой час- 0 тоты. вследствие чего управл ющее напр жение на его выходе равно нулю и блок 15 управлени удерживает значение частоты перестраиваемого генератора 9 равным номинальному При этом на выходах первого 7 и второго 8 однополосных смесителей вьще л ютс колебани с частотой сО(, + ш равной сумме (или разности и .- Шрг и i4qr на выходах смесителей 7 и 8
5
ПГ о
соответственно ) частот колебаний, поступающих на их входы.
В последовательно соединенных однополосных смесител х 13 и 11 происходит возвратное гетеродинирование колебаний. На выходе смесител 11 выдел етс колебание с частотой 2 lu -i- + u)nr, равной сумме (или разности Zoig- ) частот колебаний, поступающих на его входы. На выходе смесител 12 вьщел етс колебание с частотой и),, равной разности (или сумме ) частот колебаний, поступающих на его входы. В результате возвратного гетеродинировани на вЪпсоде однополосного смесител 11 вьщел етс колебание,сдвинутое по фазе относительно колебани на выходе резонансного усилител 12 на величину
СИ 7, И, CMl ф1 1 ПРО }
или
,«,в- СМв фГ фГ ПГО-Ч
групповое врем запаз- дьшани сигнала в час- тотозависимом фазовращателе 10.
С учетом указанных фазовых соотношений условие баланса фаз дл автоколебательной системы, образованной включенными в кольцевое соеди- tO нение третьим однополосным смесите- фазовый сдвиг колеба- лен 11, резонансным усилителем 12 ни в цеп х фильтра- и четвертым однополосным смесителем ции смесител 8; 13, можно представить в виде
где Cf суммарный фазовый см 1,11,1 сдвиг колебани в
цеп х фильтрации смесителей 7,11 и 13;
f
CM 7, i,i-i CM
- гл, , - arctg ---- - arctg
- пгo V 9-i K1
или
CM .,,,в-
и)„
- arctg -к
- u).
- ЧР, K(T,
где К О, 1, 2,...;
t; - фазовый набег колебани в резонансном усилителе.
В стационарном режиме на выходе перестраиваемого генератора 9 существует колебание с номинальной частотой и)„го f соответствующей нулевому коэффициенту передачи первого тензорезисторного моста 2 и максимальному значению коэффициента передачи второго тензорезисторного моста 3 в отсутствие измер емого воздействи .
В динамическом режиме при наличии измер емого воздействи первый тензорезисторный мост 2 разбаланси- рован и его коэффициент передачи отличен от нул , второй тензорезисторный мост 3 также разбалансирован и значение его коэффициента передачи несколько меньше максимального. При этом на первые входы сумматоров 5 и 6 подаютс колебани , прошедшие с выхода опорного генератора 1 через тензорезисторные мосты 2 и 3 соответственно .
Колебани на вторых входах сумматоров 5 и 6 формируютс так же, как и при отсутствии измер емого возsin arctg ---.-
к 1 m . r 1 -I
-t- COS arctg --- j
ы.-г
sin arctg ---К Urn r1 -7
-кГ- --
(1)
действи . Суммарные колебани на выходах сумматоров 5 и 6 приобретают фазовые сдвиги по отношению к колебанию на выходе опорного генератора равные:
cf arctg
sin arctg -
I - cos arctg
К
arctg
sinUrctg
+ cos arctg ----
К
U),«
где u
i
ц ,- фазовые сдвиги на вы
ходах сумматоров 5 и 6 соответственно;
К - коэффициент передачи
первого тензорезисторного моста 2;
К - коэффициент передачи
второго тензорезисторного моста 3;
K,j - модуль коэффициента передачи фильтра 4 верхних частот.
Изменение измер емой физической величины приводит к изменению величин коэффициентов передачи тензоре- зисторных мостов 2 и 3. Это вызьюает изменение фазовых сдвигов на выходах сумматоров 5 и 6. Частота автоколебаний в автоколебательной системе, образованной включенными в кольцевое соединение блоками II - 13, отклон етс относительно номинального значени , так как условие баланса фаз выполн етс на другой частоте.
смт, if,n смв + arctg -sin t arctg .
К7 osUrctg -----J
8in arctg
- arctg.- +
Kf ----
ц - ij
СМ 7,1,, 1-ь .
-. 8 к,
sin arctg -г
к osf ----J
arctg
sin arctg
-Г-
Kj
cos arctg ------
1 Г
где К О, 1, 2
При этом величины фазовых сдви- roB /cA,7,iiiv cмв fi остаютс практически неизменными.
- arctg
6l + г . I К.
I ° к1
cos arctg -J - -t- cos arctg
).
Из выражени (З) следует, что изменение частоты перестраиваемого генератора зависит от величин коэффициентов передачи К, и К, тензоре- зисторных мостов, а следовательно, от измер емого воздействи , например силы или давлени .
Аналогичное соотношение можно получить дл случа , когда оба тензо- резисторных моста сбалансированы в стационарном состо нии.
На выходе фазового детектора } при этом по вл етс управл ющий сигнал, который поступает на блок 15 управлени . Блок 15 управлени перестраивает генератор 9 на величину Аи, пг условие баланса фаз в автоколебательной системе, образованной блоками 11 - 13, снова выполн - етс на частоте ш . Условие баланса фаз в этом случае принимает вид
Чго- Чг у- V
к I
nr.nr ) г
РЧ
К К
(2)
Из выражений fM и (2) следует, что приращение частоты перестраиваемого генератора 9, вызванное измер е- 35 мым воздействием:
). (3)
Claims (1)
- Формула изобретениЧастотный преобразователь дл тензодатчиков, содержащий последовательно соединенные опорный генератор, тензорезисторный мост и сумматор, а также фильтр верхних частот, вход которого соединен с входом тензоре- зисторного моста, а выход - с вторым входом сумматора, первый однополосный смеситель, последовательно соединенные второй и третий однополосные смесители, последовательно соединенный фазовый детектор, первый вход которого соединен с выхо дом опорного генератора, блок управлени частотой перестраиваемого генератора , перестраиваемый генератор и частотозависимый фазовращатель, а также четвертый однополосный смеситель и резонансный усилитель, выход которого соединен с вторьм входом фазового детектора, о т л и ч а ю- щ и и с тем, что, с целью повышени точности измерени , в него дополнительно введены последователь- но соединенные второй тензорезистор- ный мост и второй сумматор, второй вход которого соединен с выходом фильтра верхних частот, а выход соединен с первым входом второго одно-полосного смесител , причем вход второго тензорезисторного моста подключен к входу фильтра верхних частот, первый и второй входы первого однополосного смесител соединены с выходами первого сумматора и частотозависимого фазовращател соответственно , а выход подключен к первому входу четвертого однополосного смесител , выход перестраиваемого генератора соединен с вторым входом второго однополосного смесител , выход четвертого однополосного смесител , второй вход которого подключен к выходу резонансного усилител , соединен с вторым входом третьего однополосного смесител , подключенного вькодом к входу резонансного усилител .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864078843A SU1370608A1 (ru) | 1986-04-21 | 1986-04-21 | Частотный преобразователь дл тензодатчиков |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864078843A SU1370608A1 (ru) | 1986-04-21 | 1986-04-21 | Частотный преобразователь дл тензодатчиков |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1370608A1 true SU1370608A1 (ru) | 1988-01-30 |
Family
ID=21241872
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU864078843A SU1370608A1 (ru) | 1986-04-21 | 1986-04-21 | Частотный преобразователь дл тензодатчиков |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1370608A1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111220837A (zh) * | 2018-11-26 | 2020-06-02 | 宝山钢铁股份有限公司 | 宽频带pwm变频器输出电压检测器 |
-
1986
- 1986-04-21 SU SU864078843A patent/SU1370608A1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Дмитриев В.А., Лукичев А.В. ГИС частотного преобразовател дл тензодатчиков, - Приборы и системы управлени , 1983, № 9, с.24. Авторское свидетельство СССР № 1330469, кл. G 01 R 27/02, 1986. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111220837A (zh) * | 2018-11-26 | 2020-06-02 | 宝山钢铁股份有限公司 | 宽频带pwm变频器输出电压检测器 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US2562912A (en) | Phase sensitive demodulator | |
SU1370608A1 (ru) | Частотный преобразователь дл тензодатчиков | |
SU1330469A1 (ru) | Частотный тензопреобразователь | |
SU968879A2 (ru) | Фазосдвигающее устройство | |
SU1107068A1 (ru) | Устройство дл измерени фазового сдвига четырехполюсников | |
RU2003123C1 (ru) | Устройство дл измерени составл ющих комплексного сопротивлени | |
SU1370599A1 (ru) | Устройство дл измерени разности фаз | |
SU987802A2 (ru) | Фазосдвигающее устройство | |
SU953591A2 (ru) | Преобразователь частоты дл переноса угла сдвига фаз входных сигналов на фиксированную частоту | |
SU1322131A1 (ru) | Устройство дл измерени параметров диэлектрических материалов | |
SU1620960A1 (ru) | Преобразователь сигналов мостовых тензодатчиков | |
SU1308886A1 (ru) | Устройство дл вихретокового контрол | |
SU1390547A1 (ru) | Измеритель влажности | |
SU268680A1 (ru) | ||
SU1113664A1 (ru) | Тензометрическое устройство дл статических измерений | |
SU972263A1 (ru) | Частотный измерительный преобразователь | |
SU1384969A1 (ru) | Устройство дл измерени усили | |
SU1465812A1 (ru) | Устройство дл измерени фазового сдвига четырехполюсника | |
SU1078352A1 (ru) | Преобразователь частоты дл переноса угла сдвига фаз входных сигналов на частоту вспомогательного генератора | |
SU1364939A1 (ru) | Устройство дл программных испытаний изделий в автоколебательном режиме | |
SU1670624A1 (ru) | Квазиуравновешенный преобразователь параметров трехэлементных резонансных пассивных двухполюсников | |
SU767665A1 (ru) | Устройство дл измерени фазо- частотных отклонений полных сопротивлений непроволочных резисторов | |
SU1282020A1 (ru) | Устройство дл измерени модул и фазы коэффициента отражени СВЧ-двухполюсника | |
SU356583A1 (ru) | Устройство для балансного сравнення двух частот | |
RU2012125C1 (ru) | Фазочувствительный выпрямитель |