SU754258A1 - Вибрационно-частотный преобразователь 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к измерительным устройствам преобразования и передачи сигналов датчиков и может быть использовано, например в вибрационно-частотных преобразователях 5 для измерения физических величин, в частности, плотности.

Известен вибрационно-частотный (струнный) преобразователь с импульсным возбуждением механического резо- 10 натора,частота колебаний которого является функцией измеряемой величиный, содержащий механический резонатор, возбудитель колебаний,приемник ответного сигнала, усилитель и час- ' 15 тотомер [1] .

Устройства с импульсным возбудителем и свободным колебанием механических вибраторов отличаются стабильностью коэффициента, преобразования, 20 но имеют ограниченное время, в течение которого амплитуда свободных затухающих колебаний достаточна для измерения частоты колебаний.

Наиболее близким по технической 25 сущности к предложенному является вибрационно-частотный преобразователь, содержащий механический резонатор, возбудитель колебаний, приемник ответного сигнала, .усилитель выход- 30

2

ного сигнала, нуль-орган и частотомер. В этом устройстве осуществляется многократное ударное возбуждение затухающих колебаний и измерение релаксационных колебаний [2] .

Однако, фиксированная длительность запускающего импульса не может быть оптимальной во всем диапазоне изменяющихся рабочих частот вибратора, что не гарантирует устойчивое возбуждение первой гармоники, кроме того, существует дополнительная погрешность за счет возможности неточной фиксации момента равенства выпрямленного напряжения сигнала на пологом участке экспоненты затухающих колебаний и напряжения уставки.;

Малая (относительно частоты колебаний механического резонатора) регистрируемая частота следования импульсов возбуждения обуславливает невысокое быстродействие устройства.

Цель изобретения - уменьшение по-’ грешности измерения и повышение устойчивости работы устройства за счет введения прерывистой положительной обратной связи.

Указанная цель достигается тем,

что в устройство введены ключ, схема

ИЛИ, усилитель выходных сигналов.

3

754258

4

два интегратора, схема сравнения, причем вход ключа присоединен к выходу усилителя выходных сигналов, выход к одному из входов схемы возбуждения, а цепь управления ключа к схеме ИЛИ, которая одним входом соединена с выходом схемы возбуждения, а вторым входом - к выходу схемы сравнения, входы которой соеди'нены с выходами интегратора, входы которых соединены соответственно с выходом приемника ответного сигнала, . и с выходом усилителя·, который соединен с частотомером и вторым входом схемы возбуждения.

На фиг. 1 представлена структурная схема вибрационно-частотного преобразователя) на фиг. 2 - времен.ная диаграмма работы преобразователя.

Механический резонатор 1 имеет электромагнитную связь с возбудителем. 2 колебаний,в который входит самовозбуждающийся генератор 3 импульсов с схемой 4 запрета и усилитель 5 мощности с электромагнитом б, возбужда!ощим колебания механического вибратора 1, и приемником 7 ответного сигнала, выход которого соединен с входом одного кз интеграторов 8 нульоргана 9 и входом усилителя 10 вы-, ходного сигнала, выход которого соединен со входом частотомера 11, входом второго интегратора 12 нульоргана 9, входом схемы 4 запрета возбудителя 2 колебаний и входом ключа 13 положительной обратной связи. Выходы интеграторов 8 и 12 соединены с входами схемы 14 сравнения, выход которой через схему 15 ИЛИ соединен с входом цепи управления ключом 13 положительной обратной связи, выход которого соединен с входом усилителя 5 мощности возбудителя 2 колебаний , а выход генератора 3 импульсов возбудителя 2 колебаний соединен че,рез схему 15 ИЛИ с входом цепи управ. ления ключа 13 положительной обратной связи.

На временной диаграмме (фиг. 2) цифрами 16 и 17, 18 обозначены точки на фиг. 1, где сигнал имеет вид, показанный на диаграмме.

На эпюре 19 представлен нормализованный во входной цепи интегратора

12 сигнал, получаемый из сигнала, показанного на эпюре 17, и интегрируемый им. Эпюра 20 является "временными воротами", формируемыми ключом

13 положительной обратной связи.

Эпюра 21-импульс начального запуска, формируемый импульсным генератором

3 возбудителя 2 колебаний.

Устройство работает следующим образом.

В начальный пусковой момент гене. ратор 3 импульсов возбудителя 2

колебаний вырабатывает пусковой им.пульс 21 и через схему 15 ИЛИ подготавливает к открыванию ключ 13. Этот

же сигнал усиливается по мощности и посредством электромагнита б возбудителя 2 колебаний приводит в колебание механический вибратор 1. При этом в обмотке приемника 7 ответного сиг'нала индуцируется ЭДС в виде синусоидальных колебаний.16, затухающих по закону, близкому к экспоненциальному, и с частотой колебаний механического вибратора, являющейся функцией измеряемой величины Ρ , в частном случае, измеряемой плотности.

Усилитель 10 выходного сигнала усиливает и ограничивает до определенной постоянной амплитуды экспоненциально уменьшающееся переменное напряжение синусоидальной формы '16 и выдает импульсы 17 обеих полярностей по форме, близкой к прямоугольной. Эти импульсы поступают на вход ключа 13 положительной обратной связи и на вход схемы 4 запрета возбудителя 2 колебаний, блокируя генератор возбудителя от выдачи последующих импульсов 21.

Ключ 13 положительной обратной связи после подготовки по входу цепи управления к обрабатыванию импульсом 21 открывается от первого положительного импульса 17 и закрывается от переднегб фронта последующего положительного импульса 17, пропуская таким образом полный период сформированных усилителем 10 колебаний на вход усилителя 5 мощности и ударное возбуждение механического вибратора 1 осуществляется одним полным периодом его собственной частоты 18 посредством прерывистой положительной обратной связи.

Сформированные импульсы с выхода усилителя 10 поступают на вход частотомера 11 и на вход интегратора 12. На вход интегратора 8 при этом поступает переменное напряжение с выхода приемника 7. Схема 14 сравнения осуществляет сравнение текущих значений выходных напряжений интеграторов 8 и 12 каждого отрицательного полупериода и при равенстве их интегральных значений илй некотором, соответствующем порогу чувствительности схемы 14 сравнения, превышении напряжения на выходе интегратора 12 схема срабатывания вырабатывает·импульс подготовки срабатывания ключа 13, открываемого передним фронтом очередного, следующего за импульсом подготовки положительного импульса 17, и закрываемого передним фронтом последующего положительного импульса 17. Далее процесс повторяется аналогично.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Вибрационно-частотный преобразователь, содержащий механический вибра- .

   тор, схему возбуждения, приемник ответного сигнала, соединенный с нуль5

   754258

   6

   органом и частотомером, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения и повышения устойчивости работы устройства, в него введены ключ, схема ИЛИ, усилитель выходных сигналов, два 5

   ийтегратора, схема сравнения, причем вход ключа присоединен к выходу усилителя выходных сигналов, в выход к одному из входов схемы возбуждения, а цепь управления ключа - ю

   к схеме ИЛИ, которая одним входом соединена с выходом схемы возбуждения, а вторым входом - к выходу схемы сравнения, входы которой соединены с выходами интеграторов, входы

   которых соединены соответственно с вы ходом приемника ответного сигнала, и с выходом усилителя, соединенного с частотомером и вторым входом схемы возбуждения.