SU754442A1 - Способ линеаризации частотных характеристик дифференциальных датчиков 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к области автоматики и информационно-измерительной техники и может найти применение при линеаризации нелинейных статических характеристик широкого класса -³

частотных датчиков.

Известен способ линеаризации характеристик частотных датчиков [1],основанный на суммировании выходных сигналов, представленных в ча'стотноимпульсной форме, с корректирующими частотно-импульсными сигналами.

Недостатками способа являются сложность его конструктивной реализации и пониженная температурная стабиль- 15 ность линеаризованной характеристики.

Известен также способ линеаризации характеристик частотных датчиков, заключающийся в том, что выходную частоту преобразуют в измене- 20 ние скважности 'импульсов той же частоты, которыми управляют относительной длительностью подключений дополнительного элемента' к цепи управления выходной частотой [2] . 25

Недостатками способа являются пониженные температурная стабильность и точность линеаризации.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению являете» 30

2

способ линеаризации характеристик дифференциальных частотных датчиков, основанный на вычитании частот и заключающийся в том, что из первой выходной частоты вычитают вторую выходную частоту, а затем определяют отношение полученной разностной частоты к частоте сформированной путем вычитания из стабильной опорной частоты суммы первой и второй выходных частот .

Недостатком этого способа является низкая температурная стабильность Целью изобретения является повышение температурной стабильности линеаризации и упрощение реализации способа,

С этой целью в способе линеаризации характеристик дифференциальных частотных датчиков, основанном на вниз стабильной опорной частоты вычитают первую выходную частоту и полученной разностью синхронизируют вторую выходную частоту, а затем вторую выходную частоту вычитают из стабильной опорной частоты и полученной разностью синхронизируют первую выходную частоту.

На фиг. 1 и 2 изображены графики,

характеризующие линеаризацию харак3

754442

4

теристик?' на фиг. 3 - вариант структурной схемы устройства, реализующего данный способ.

Изменению измеряемого параметра соответствует изменение собствен ных резонансных частот Ρ^_θ , Ε_αο первого и второго частотных датчиков, образующих дифференциальный частотный датчик, по нелинейным зависимостям (а) и Е<2₀(сГ) (см. фиг. 1) .

Согласно предлагаемому способу линеаризации характеристик дифференциальных частотных датчиков выполняются следующие операции. Первая (сГ) и вторая Е_г (<ί) выходные частоты датчиков вычитаются из стабильной опорной частоты Р₃ (см. фиг. 1). Разностью между опорной .частотой, и первой выходной частотой синхронизируется вторая выходная частота, а разностью между опорной частотой и второй выходной частотой - первая выходная частота. При этом, так как

Ίο '^а ~ Ίο Ίο ' ^то первая и вторая выходные частоты и Е^ дифференциального частотного датчика начинают уменьшаться. Переходный процесс заканчивается, когда и будут.¹ удовлетворять условиям

№^р» · О)

Λ('4"Μ^Ϊ9’ <²>

10

15

20

25

30

где 4*4 и^_г(Е₁) - фазы выходных сигналов дифференциального датчика (фиг. 2).

Очевидно, что.Е^ и Е₂ будут линейными функциями от измеряемого параметра О', если во всем рабочем участ ке будет выполняться условие

Е -Е -Ρ -V 20 ^Г2 ^ГЛ0 Ί г

40

что практически легко выполнимо для широкого класса нел'инейностей

Ίο ’ Ίσ . Так как температура

и другие дестабилизирующие факторы имеют один знак для обоих датчиков, 45 образующих дифференциальный датчик, то при изменении этих факторов фазовые характеристики Ч4 ( Р^) иб^^Р?)

будут смещаться в одну и ту же сторону, а частоты Е^ и остаются не- зд изменными. Это позволяет повысить стабильность выходных частот и Е₂ дифференциального датчика до стабильности опорной частоты , которая легко может быть термостабийизирована.

Следует отметить, что, поскольку каждая из выходных частот Р^ и несет информацию об измеряемом параметре ό⁴ , то крутизну изменения результирующей частоты можно увеличить 60 в два раза путем объединения сигналов Р₄ иР_г. Например, можно получить сумму первой выходной частоты Р4 и опорной частоты Р^, а затем из полученной суммы вычесть вторую выходную 65

частоту Ρ*, т.е. результирующая частота Рр будет

Устройство для линеаризации (см. фиг. 3) содержит параметрический дифференциальный датчик 1, управляющий собственными частотами частотных датчиков 2 и 3. Выход датчика 2 подключен ко входу смесителя 4, а выход датчика 3 - ко входу смесителя 5. Вторые входа смесителей 4 и 5 подключены к выходам генератора 6 стабильной опорной частоты, который может быть выполнен кварцевым, при сохранении широкого диапазона перенастройки. Выход смесителя 4 соединен с синхронизирующим входом датчика 3, а выход смесителя 5 подключен к синхронизирующему входу датчика 2.

Устройство работает следующим образом.

Измеряемый параметр СТ (см.фиг.1), равный посредством датчика 1

устанавливает собственные резонансные ^частоты датчиков 2 и 3 равными и

Е^_о, и на выходе частотных датчиков будут сигналы с частотами соответственно Едо и Ею· При этом на синхронизирующие входы датчиков 2 и 3 с выходов смесителей 5 и 4 поступят сигналы с частотами соответственно Ί'Ίο ^и (где ^рз " частота опорного генератора 6). В случае невыполнения равенств

^и Ί'Ίο'Ίζο

из-за наличия эффекта затягивания частот, начинается переходный процесс, по окончании которого на выходе датчиков 2 и 3 установятся колебания с частотами Е„ и Е_г , удовлетворяющими соотношениям (1) и (2).

Для повышения крутизны выходной характеристики устройства в него могут могут быть дополнительно введены смеситель 7 и полосовые усилители 8 и 9. С помощью усилителя 8 и~ выходного сигнала смесителя 4 выделяется частота, равная сумме первой выходной частоты датчика 2 и опорной частоты генератора 6. Эта суммарная частота смешивается в смесителе 7 с второй выходной частотой датчика 3.

Усилитель 9 выделяет разностную Рр частоту (Ρ^-νΡχ )-Е₂ , которая

и будет выходной частотой устройства.

Рассмотренный способ линеаризации характеристик дифференциальных частотных датчиков позволяет получить стабильность выходной линеаризованной частоты , приближающуюся к стабильности частоты опорного генепростой технипо сравнению с

ратора, при более ческой реализации Известными способами.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Способ линеаризации характеристик

   дифференциальных частотных датчиков

   5

   754442

   6

   основанный на вычитании частот, о т личающийся тем, что, с целью повышения температурной стабильности линеаризации и упрощения реализации, из стабильной опорной частоты вычитают первую выходную частоту и полученной разностью синхронизируют вторую выходную частоту, а вторую выходную частоту вычитают из стабильной опорной частоты и полученной разностью

   синхронизируют первую выходную частоту.