SU783566A1 - Устройство дл измерени перемещений с частотным выходом - Google Patents

Description

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения перемещений.

Известно устройство для измерения перемещений с частотным выходом, содержащее параметрический датчик перемещений, управляемый ^{5 * * * *} автогенератор и устройство коррекции нелинейности характеристики преобразования [1].

Недостатками известного устройства являются низкая точность измерений и неширокий динамический диапазон измерения. ' ^{10 * * * *}

Наиболее близко: по технической сущности к изобретению устройство для измерения перемещений с частотным выходом,-содержащее параметрический датчик, блок обработки сигнала датчика и регистратор (2]. ¹⁵

Недостатками этого устройства являются невысокая точность, узкий диапазон измерения, низкое быстродействие и низкая температурная стабильность выходной частоты устройства.

Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение динамического диапазона.

Достигается это тем, что устройство для измерения перемещений с частотным выходом снабжено управляемым полосовым усилителем с неизменной при перестройке добротностью, управляющий вход которого подключен к выходу блока обработки сигнала датчика, первым и вторым смесителями, первый вход первого из которых подключен к выходу, а выход второго — к сигнальному входу управляемого полосового усилителя, полосовым усилителем, вход которого соединен с выходом первого смесителя, а выход — с первым входом второго смесителя, опорным генератором, выход которого подключен ко вторым входам смесителей, блоком выделения разностной частоты, входы которого соединены с выходами полосовых усилителей, а выход подключен к регистратору.

На чертеже приведена блок-схема устройства для измерения перемещений.

Устройство содержит параметрический датчик 1, блок 2 обработки сигнала датчика, управляемый полосовой усилитель 3, управляющий вход которого подключен к выходу датчика, первый и второй смесители 4 и 5, полосовой усилитель 6, опорный генератор 7, выход которого подключен ко вторым входам смесителей 4 и 5, блок 8 выделения разностной частоты, входы которого подключены к выходам полосовых усилителей, и регистратор 9, подключенный к выходу блока 8 выделения разностной частоты.

Устройство для измерения перемещений с частотным выходом работает следующим образом.

Измеряемое перемещение посредством параметрического датчика 1 и блока 2 обработки сигнала датчика устанавливает собственную резонансную частоту управляемого полосового усилителя 3, равную F₁₀. Собственная резонансная частота полосового усилителя 6 равна F_M. При наличии напряжения опорного генератора 7 с частотой F₃ на входах смесителей 4 и 5 и достаточного коэффициента усиления полосовых усилителей 3 и 6, происходит самовозбуждение устройства, и на выходах полосовых усилителей 3 и 6 появляются напряжения .с частотами F; и F₂, которые поступают на блок 8 выделения разностной частоты, а разность — на регистратор 9.

Особенностью данного устройства является то, что генерируемые частоты могут быть не равны соответствующим резонансным, но находиться в полосе пропускания усилителей 3 и 6, где выполняется баланс амплитуд. Данный эффект используется для стабилизации генерируемых частот и коррекции нелинейной характеристики датчика. Если добротность полосовых усилителей 3 и 6 равны, то изменение F₁₀ вызывает изменение генерируемых частот F, и F₂ в противоположные стороны для сохранения баланса фаз и соотношения частот. Таким обраот перемещения, и фикргзонансной частоты F_2U, F, и F₂, которые явля10 нелинейной функцией сированного значения от желаемых значений ются линейными функциями измеряемого пере мещения, то получим условие линеаризации ^р2

7' г₂₀’ откуда получаем общее выражение для F₁₀, отвечающее условию линеаризации •о

С помощью блока 2 обработки сигнала датчика 15 изменяется характеристика полосового усилителя 3. что позволяет значительно расширить линейный диапазон устройства.

Описанное устройство позволяет повысить точность измерения, расширить диапазон иэме20 рения, а также получить стабильность выходной частоты, приближающуюся к стабильности, частоты кварцевого автогенератора.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к облает измеритель нон техники и может быть использовано дл  измерени  перемещений. Известно устройство дл  измерени  перемещений с частотным выходом, содержащее параметрический датчик перемещений, управл емый автогенератор и устройство коррекции нелинейности характеристики преобразовани  1), Недостатками известного устройства  вл ютс  низка  точность измерений и неширокий динамический диапазон измерени . Наиболее близко: по технической сущности к изобретению устройство дл  измерени  пере «щeний с частотным выходом/содержащее параметрический датчик, блок обработки сигнала датчика и регистратор 2. Недостатками этого устройства  вл ютс  невысока  точность, узкий диапазои измерени , низкое быстродействие и низка  температурна  ста&шьность выходной частоты устройства. Цель изобретени  - повьпиение точности измерени  и расширение динамического диапазона Достигаетс  это тем, что устройство дл  измерени  перемещений с частотным выходом снабжено управл емым полосовым усилителем с неизменной при перестройке добротностью, управл ющий вход которого подключен к выходу блока обработки сигнала датчика, первым и вторым смесител ми, первый вход первого из которых подключен к выходу, а выход второго - к сигнальному входу управл емого полосового усилител , полосовым усилителем, вход которого соединен с выходом первого смесител , а выход - с первым входом второго смеслтел , опорным генератором, выход которого подключен ко вторым входам смесителей , блоком выделени  разностной частоты, входы которого соединены с выходами полосовых усилителей, а выход подключен к регистратору . На чертеже приведена блок-схема устройства дл  измерени  перемещений. Устройство содержит параметрический датчик 1, блок 2 обработки сигнала датчика, управл емый полосовой усилитель 3, управл ющий вход которого подключеи к выходу датчика, первый и второй смесители 4 и 5, полосовой усилитель 6, опорный генератор 7, выход которого подключен ко вторым входам смесителей 4 и 5, блок 8 выделени  разностной частоты, входы которого подключены к выходам полосовых усилителей, и регистратор 9, подключенный к выходу блока 8 вьщелени  разностной частоты. Устройство дл  измерени  перемещений с частотным выходом работает следующим образом . Измер емое перемещение посредством параметрического датчика 1 и блока 2 обработки сигнала датчика устанавливает собственную резонансную частоту управл емого полосового усилител  3, равную F,O. Собственна  резонансна  частота полосового усилител  6 равна При наличии напр жени  опорного генератора 7 с частотой Fj на входах смесителей 4 и 5 и достаточного коэффициента усилени  полосовых усилителей 3 и 6, происходит самовозбуждение устройства, и на выходах полосовых усилителей 3 и 6 по вл ютс  напр жени  .с частотами Fj и FJ , которые поступают на блок 8 выделени  разностной частоты, а разность - на регистратор 9. Особенностью данного устройства  вл етс  то, что генерируемые частоты могут быть не равны соответствующим резонансным, но находитьс  в полосе пропускани  усилителей 3 и 6 где выполн етс  баланс амплитуд. Данный эффект используетс  дл  стабилизации генерируемых частот и коррекции нелинейной характеристики датчика. Если добротность полосовых усилителей 3 и 6 равны, то изменение Fjo вызывает изменение генерируемых частот f-j и Fj в противоположные стороны дл  сохранени  баланса фаз и соотношени  частот. Таким образом , изменение величины перемещени  вызывает изменение разностной частоть} на выходе .блока В. Если полосовые усилители конструкти но выполнены идентичными, то стабильность ге нерируемых частот равна стабильности частоты опорного генератора. При этом, если РЮ 20 ГГ 10 2О где AFio и AFjo - одновременные откгюнени  резонансных частот под воздействием различны факторов, то генерируемые частоты Fj и Fj не измен етс . Если считать, что величины AFjo и AFjo есть отклонени  текущего значени  резонансной частоты F,o, котора   вл етс  елинейной функцией от перемещени , и фикированного значени  резонансной частоты , т желаемыхзначе - кй F, и F,, которые  вл тс  линейными ф пкци ..™ измер емого переещени , то получ-лм условие линеаризаци  1± . Г F (ЛГ/7 Ю откуда получаем общее выражение дл  FIQ, отвечающее условию линеаризации С помощью блока 2 обработки сигнала датчика измен етс  характеристика полосового усилител  3. что позвол ет значительно расширить линейный диапазон устройства. Олксанное устройство позвол ет повысить точность измерени , расширить диапазон измерени , а также получить стабильность выходной частоты, приближающуюс  к стабильности частоты кварцевого автогенератора. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  перемещений с частотным выходом, содержащее параметрический датчик, блок обработки сигнала датчика и регистратор, отличающеес  тем, что, с це.П1ью поЕыи ени  точности измерени  и расшире,ни  динамического диапазона, оно снабжено управл емым полосовым усилителем с неизменной при перестройке добротностью, управл ющий вход которого подключен к выходу блока обработки сигнала датчика, первым и вторым с.месител ми, первый вход первого из которых подключен к выходу, а выход второго - к сигнальному входу управл емого полосового усилител , полосовым усилителем, вход которого соединен с выходом первого смесител , а выход - с первым входом второго смесител , опорным генератором, выход которого подключен ко вторым входам смесителей, блоком вьщелени  разностной частоты, входы которого соединены с выходами полосовь1Х усилителей, а выход подключен к регистратору. Источники информа.1ии, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N 304437, кл. G 01 8 7/00, 1975,
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 454497 кл. G 01 8 7/00, 1976 (прототип).