SU1446599A1 - Измерительный преобразователь с коррекцией характеристики - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике преобразовани  физических параметров в электрический сигнал. В преобразователе решена задача увеличени  его температурной стабильности и расширени  динамического диапазона при заданной погрешности от нелинейности характеристики. Дл  этого в измерительном преобразователе, содержащем информадионный и компенсационный датчики и два преобразовател  выходных параметров датчиков в электрические сигналы, сумму выходных сигналов сравнивают с опорным сигналом. Но сигналу рассогласовани  формируют управл ющий сигнал с помощью регул тора . Затем формируютс  сигналы, равные погрешност м и противоположные им по знаку, которые складываютс  с соответствующими выходными сигналами. При этом полученные суммы сигналов поддерживаютс  посто нными, а выходным сигналом преобразовател   вл етс  сигнал рассогласовани . Коррекци  осуществл етс  подбором коэффициента передачи одного усилител . Лп  линеаризации выходной характеристики преобразовател  зависимость информационного сигнала от измер 1чмого параметра гиперболизуетс . 4 шт. с (Л

Description

NU

Oi

сд

QD О

Изобретение относитс  к измерн- телыюй технике и может быть Hcriojrb- эовано дл  преобразовани  измер емог физического параметра в электрическ сигнал.

Цель изобретени  - повышение точности преобразовател  за счет полной коррекции . погрешности и линеаризации характеристики преобразовани  и упрощение его настройки.

На фиг, 1 изображена структурна  схема измерительного преобразовател  с коррекцией характеристики; на фиг. 2 - зависимости изменени  сигна лов в измерительном преобразователе от изменени  контролируемого параметра; на фиг, 3 - завис шо.сти изменени  погрешностей сигналов от изменени  контролируемого параметра; на фиг. А зависимости погрешностей сигналов при различной степени коррекции .

Измерительный преобразователь (фиг.1) содержит информационный дат- чик 1, компенсационный датчик 2, первый и второй согласующие преобразователи 3 и 4, первый вычитатель 5, регистратор 6, второй вычитатель 7, сумматоры 8, задатчик 9 опорных сиг- налов, регул тор 10, умножитель 11, третий и четвертый вычитатели 12 и 13, первый и второй блоки 14 и 15 настройки , умножители 16 и 17 и усилитель 18.

Графики (фиг,2) содержат зависимость 19 YjjCX) изменени  сигнала на выходе первого согласующего преобразовател  3 от изменени  параметра X, зависимость 20 сигнала Y,, на выходе BTOpoi o согласующего преобразовател  4, зависимость 21 У (X) изменени  сигнала на выходе четвертого вычи- тател  13 от изменени  параметра X, зависимости 22 и 23 соответственно (Х) и Y2 (X) изменени  сигналов на выходах сумматоров 8 первого и второго блоков 14 и 15 настройки от изменени  параметра Х, зависимость 24 Y р (X) изменени  сигнала на выходе первого вычитател  5 от изменени  параметра X,

Графики (фиг.З) содержат зависимость 25. (Х) изменени  погрешности сигнала Y, от изменени  параметра X и значение 26 uY погрешности сигнала Y.

Графики (фиг,4) содержат зависимости 27 и 28 соответственно AY, (X)

и Y2(X) изменени  погрешностей сигналов Fia выходах сумматоров 8 первого и второго блоков 14 и 15 настройки от изменени  параметра X при неполной коррекции (. ) , зависимости 29 и 30 соответственно (X) и Y.J(X) изменени  погрешностей тех же сигналов при

kii . k

opt

5 20

25 30

д

35

5

5

Преобразователь работает следующим образом.

Изменение измер емого, параметра X с помощью информационного датчика 1 и первого согласующего преобразовател  3 преобразуетс  в изменение сигнала Yg(X) (фиг.2, зависимость 19), Компенсационный датчик 2 и второй согласующий преобразователь 4 вырабатывают сигнал 20 YJ,, величина которого зависит от дестабилизирующего фактора (например., температуры) и не зависит от параметра X. С помощью умножител  11 и третьего и четвертого вычитателей 12 и 13 линейна  зависимость 19 Yg(X) преобразуетс  в гиперболическую зависимость 22 Y,(X) (Фиг. 2). Сигналы Y, (Х) и (Х) поступают на входы сумматоров 8 первого и второго блоков 14 и 15 настройки , сумма выходных сигналов Y и с помощью соответствующего регулировани  поддерживаетс  посто нной и равной значению первого выходного сигнала Y р) задатчика 9 опорных сигналов ,Yo, , При этом становитс  зависргмым от X. Это происходит следующим образом.

Сигналы и складываютс  в сумматоре 8 преобразовател , и сумма сравниваетс  с опорным сигналом Yg, во втором вычитателе 7, На выходе второго вычитател  7 по вл етс  сигнал рассогласовани  Y, , который в регул торе 10 преобразуетс  в управл ющей сигнал Z, поступающий на вторые входы первого и второго блоков 14 и 15 настройки, и через усилитель 18 с коэффициентом передачи k поступает на входы умножителей 16 и 17, где перемножаетс  с сигналами Y, и . Регул тор 10 может быть как статическим с максимально большим коэффициентом усилени , так и астатическим, содержащим интегратор. В устанопиншемс  режиме получают следующие р.-1  игтн :

ч «4 +bY, .н

14 ги

IH Y

01

Выходным  вл етс  разностный сигнал Yp(X)

Y5..CX) (X). Выража 

из первых двух уравнений системы (1)

Zif

нение дл  Yj

и приравнива  их, получают уравYg-Ypi +(2+kYi)YH

(2)

( 1-tY -kY . I K-IUM

Счита , что Y есть линейна  функци  от X, Y ct-р (X) (фиг.2, зависимость 22), получают

V , +c(24kY) (24-kYa)X UkYo,-«ikl+pkX

- А-вх/пл

c fra

Из (3) следует, что выходные характеристики преобразовател  линейные , если Y((X) гиперболическа  функци .

Выражают Y,(X) через Yg(X) с учетом операций в умножителе 11 и в третьем и в четвертом вычитател х 12 и 13

Y,

Yo2.-Yo,(1+Y6) . UYg

Y|(X)ot+ f X j

Y fyWYor-Yo(1 + )

1+o( + f} X A-BX

(6)

C+DX

Таким образом, на выходе четвертого вычитател  13 получаетс  необходима  гиперболическа  зависимость Y, (X) В уравнени х (1) Y, и bY можно представить в виде суммы

(VY, t,Y;+йY ; ,ц .+йY Лo+lГ Ylн ,

(1)

сиг1А46599

Сравнива  (7) и (8) с ураннени - ми (1), получают, что дл  полной коррекции надо, чтобы k - ) при этом в установившемс  режиме Zi, Ag.

Таким образом, дл  полной коррек

ции погрешностей сигналов Y, и Y необходимо правильно подобрать значение коэффициента передачи усилител 

10 18, а дл  линеаризации выходных зависимостей Y,,,(X), Y,(X), Yp(X) надо из условн равенства А, В, С, D в выражени х (3) и (6) подобрать значени  YQ и YO,, На фиг.4 показано,

15 как измен ютс  зависимости Y,,. (Х)

н(х)к„„,)

opi

и Y, (X)

Y(X) i, -Y, (X ) при различных значени х k. При этом погрев1ности

20

25

30

мен ют знак, а при k погрешности равны нулю.

Б измерительном преобразователе с коррекцией характеристики используетс  индуктивный датчик перемещений и индуктивный компенсационньпй датчик. Изменение индуктивностей датчиков преобразуетс  в изменение амплитуды электрического сигнала. В качестве суьматоров, вычитателей, усилител  и регул тора используютс  операционные усилители.

Так1Ф1 образом, предлагаемый изме- рительньй преобразователь по сравнению с известным  вл етс  универсальным , а в качестве компенсационного датчика может быть использован и датчик измерени  дестабилизирующего фактора (например, температуры) при соответствующем подборе чувствительности . Увеличение точности преобразовани  измер емого параметра в электрический сигнал и расширение линейного диапазона позвол ет упростить требовани  к датчикам, уменьшить их номенклатуру. Упроща- 45 етс  технологи  настройки измери- тельного преобразовател , котора  сводитс  к подбору параметра k усилител  и выбору опорных сигналов Y,.,, .

35

40

где Y; Y,

1Н 1

- Y

01 03

Y, иЛY.

справедливы д л  нормальных условий работы преобразовател  ,

приращени  сигналов Y, nY

50

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Измерительный преобразователь с коррекцией характеристики, соДержа- из-за деист- 55 Щий информационный и компенсационный датчики, выходами подключенные к входам соответственно первого и второго согласующих преобразователей, первый вычитатель, выходом соединенный

   ч i

   ВИЯ дестабилизирующих факторов (например , температуры ) .

   - Y

   01 03

   50

   с входом регистратора, а первым и вторым входами - с первым и с вторьп входами первого сумматора, выходом подключенного к первому входу второго вычитател , вторым входом соединенного с первым выходом задатчика опорных сигналов, а выходом - с входом регул тора, выходом подключенног к первым входам первого и второго блоков настройки, о т. л и ч а ю - щ и и с   тем, что, с целью повышени  точности преобразовател , в нем дополнительно установлены усилитель , третий и четвертый вычитатели и умножитель, первым входом соединенный с вьгходом первого согласующего преобразовател , вторым входом с выходом третьего вычитател  и с первым входом четвертого вычитател .

   а выходом - с первым входом третьего вычитател , вторым входом подключенного к второму вькоду задатчика опорных сигналов, третьим выходом соединенного с вторым входом четвертого вычитател , выходом подключенного к второму входу первого блока настройки, третьим входом соединенного с, выходом усилител , а четвертым входом - с собственным выходом и с первым входом первого вьгчитате л , второй вход второго блока настройки подключен к выходу второго согласующего преобразовател , третий вход - к выходу усилител , а четвертый вход - к собственному входу и к второму входу первого вычитател ,

   .вход усилител  соединен с выходом регул тора.

   Фк§,Г

   Фиг. 2

   Фиг.З

   УМ

   -pffTpulBUJJJIJPu -

   {)