:Л.,I Изобретение относитс к измерительной технике, в частности к устройствам дл измерени давлени с помощью емкостных датчиков. Известен измерительный преобразо ватель дл емкостного датчика, содержащий два конденсатора, подключе ных через диодные ключевые элементы к генератору .переменного напр жени ij . Устройство имеет низкую точность преобразовани , обусловленную нестабильностью элементов зар дноразр дной цепи и существенным вли нием паразитных емкостей l-J . . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности вл етс устройство, содержащее емкостный . датчик давлени с двум электрическ мн выводами, источник опорного напр жени , подключенный к входу тене ратора импульсов выход которого че рез опорньй конденсатор соединен с первьм входом первого операционного усилител с емкостной обратной св зью и первьм электрическим выводом емкостного датчика давлени}, причем второй вход первого операционного усилител соединен с общей шиной zj . Целью изобретени вл етс повышение точности измерени . Цель достигаетс тем, что в устройство введены масштабный преобразователь ,, первый и второй двухпозиционные переключатели, переходный конденсатор и второй операционHbDi усилитель с емкостной обратной св зью,, при этом вход масштабного преобразовател соединен с выходом источника опорного напр жени , а его выход - с первым контактом первого двухпозиционного переключател , В л1ход которого подключен к второму электрическому выводу емкостного датчика давлени , а второй контакт первого двухпозиционног переключател соединен с выходом второго операционного усилител ; выход первого операционного усилите л соединен через переходный конден сатор с входом второго двухпозицион ного переключател , первый контакт которого подсоединен к входу второг операционного усилител , а второй контакт - к общей шине, причем упра л ющие входы первого и второго двух 0 -2 позиционных переключателей соединены с выходом генератора импульсов. На чертеже представлена функциональна схема емкостного преобразовател давлени . Преобразователь содержит емкостный датчик 1, источник 2 опорного напр жени посто нного тока, генератор 3 импульсов, опорный конденсатор 4, первьй операционньш усилитель 5 с конденсатором 6 в цепи обратной св зи, дискретный интегратор 7, масштабньй преобразователь 8, первый двухпозидионный переключатель 9, Дискретньй интегратор содержит второй операционный усилитель 10 с накопительным конденсатором 11 в-цепи обратной св зи, второй двухпозиционньй переключатель 12, переходной конденсатор 13, линии 14 и 15 св зи. От источника 2 опорного напр жени задаетс амплитуда выходных импульров генератора 3, вькод которого соединен с управл ющими входами переключателей 9 и 12 и через опорный конденсатор 4 - с входом первого операционного усилител 5, которьй через емкостный датчик 1 соединен с выходом первого переключател 9. Входы первого переключател 9 соединены соответственно с выходом дискретного интегратора 7 и выходом масштабного преобразовател 8, вход которого соединен с источником 2 опорного напр жени . Выходом дискретного интегратора 7 вл етс выход второго операционного усилител 10j в цепь обратной св зи которого включен накопительньй конденсатор 11, Выходы второго переключател 12 соединены соответственно с входом второго операционного усилител 10 и общим проводом. Вход переключател 12 через переходньй конденсатор 13 соединен с выходом первого операционного усилител 5. Принцип действи преобразовател основан на уравновешивании токов, протекающих через емкостньй датчик 1 и опорный конденсатор 4. Импульсы напр жени амплитудой У о с выхода генератора 3 поступают на опорньй конденсатор 4. Синхронно с этими импульсами срабатывают переключатели 9 и 12, причем при наличии нулевого потенциала на выходе генератора 3 переключатели 8 и 10 занимают положение , показанное на чертеже, а при высоком потенциале - положение противоположное . При этом изменение зар да на опорном конденсаторе определ етс его емкостью (Сд) и напр жением UQ т.е. лЭд о о Изменение зар да на емкостном датчи ке 1 определ етс его емкостью. (Cjj) и разностью напр жений на входах переключател 9, т.е. й9х (11вых ио)6), где. Оеых выходное напр жение диск: ретного интегратора 7 К - коэффициент преобразовани масштабного преобразовател 8, Изменение зар до на конденсаторах 1 и 4 приводит к изменению напр жени на выходе усилител 5 nTIUsT где С - емкость конденсатора 6 в цепи обратной св зи усилител 5J О - статическа погрешность усилител 5. В момент изменени выходного напр жени генератора 3 до О соответ ствующее .изменение напр жени на вькоде усилител 5 преобразуетс в приращение напр жени на выходе диск ;ретного интегратора 7. Происходит I это следующим образом. При подключе;НИИ переходного конденсатора 13 че:рез второй переключатель 12 к входу iоперационного усилител 10 происхо|д щее при этом изменение напр жени I на выходе усилител 5 приводит к изменению напр жени на переходном конденсаторе 13, что, в свою очередь , приводит к приращению зар да на накопительном конденсаторе 11. Изменение напр жени на выходе дискретного интегратора 7 происходит: до тех пор, пока изменение напр жени на выходе усилител 5 не станет равным значению напр жени на входе опе рационного усилител 10. Тогда при подключении переходного конденсатора 13 к входу, операционного усилител 10 передача зар да в накопительньй конденсатор 11 не происходили, следовательно, напр жение на выходе дискретного интегратора 7 не измен етс . Таким образом, в установившемс режиме вьшолн етс соотношение
«
--, И)
оу
° + с .0
° б °ё5-)
6ЫХ - коэффициент усилени операционного усилител 10. Выражение --- определ ет циал входа операционного усилите 10. Знак минус в этом выражении едел етс инвертирующей схемой чени операционного усилител Id С учетом значений iQQ и uQy енство (1) преобразуетс к виду Uo-CaUUetirl oiex Uebu C(U81 да ) C(US Сх ри вьтолнении услови С, рое обеспечиваетс большим знаем KOU, статическое уравнение бразовани устройства имеет вид .( -Ш ироко используемый датчик давлемембранного типа с измен емым действием измер емого давлени азором между электродами имеет нение преобразовани вида 5 - площадь перекрыти электродов датчика; 6 - диэлектрическа проницаемость среды между электродами; . . JQ - начальный зазор между электродами; 8к - перемещение мембраны под действием давлени J Kg - коэффициент, определ емый конструкцией датчика. учетом уравнени преобразоваатчика зависимость выходного жени устройства от измер емоавлени имеет вид Если обеспечить выполнение равенства К Со- , то lJoCo- -P;i Часто опорный конденсатор 4 выполн ют в одной конструкции с датчиком 1 таким образом, что С В этом случае и,, Как-видно из уравнений (5) и (6) выходное напр жение преобразовател пр мо пропорционально измер емому давлению и не зависит от параметров усилител 5 и дискретного интегратора 7. Соединение первого входа первого переключател 9 через масштабный преобразователь 8 с источником 2,опорного напр жени позвол ет скомпенсировать составл ющую выходного напр жени , соответствующую начальному значению емкости датчика 1. Это приводит к расширению диапазона изменени выходного напр же НИН и, следовательно, к повышению точности измерени . Статическа погрешность преобразовани , определ ема выражением С (1+8) (Cj(KQu) уменьшаетс с уве личением коэффициентов передачи усилител 5 и операционного усилите л 10. В данном устройстве коэффициент усилени операционного усилител 10 дл статических измерений беретс на посто нном токе посколь ку в установившемс режиме напр жение на входе и выходе операционного усилител .10 не измен етс . Так как С увеличением частоты изменени вхо ного сигнала уменьшаетс , то в предлагаемом устройстве этот коэффициент принимает максимальное значение , а статическа погрешность минимальна. В аналогичных устройствах , например, в известном усилители наход щиес в цепи пр мого преоб разовани , работают в режиме усилени переменного напр жени высокой относительно изменени входного давлени несущей частоты и, следова тельно, имеют меньший коэффициент усилени при прочих равных услови х 1 0 Это определ ет большую статическую погрешность в известном устройстве по сравнению с предлагаемым. К статической погрешности относитс и погрешность из-за вли ни емкости линии св зи, значение которой может на несколько пор дков превышать емкость датчика 1. С учетом емкости линии 14 св зи (Сд) выражение Дл етатической погрешности имеет вид ,, Г . .JКс-.С . I где Кц - коэффициент передачи усилител 5 без обратной св зи. Выражение дл погрешности из-за вли ни емкости линии 14 может быть получено из равенства (7) в виде (.Koy). () Таким образом, погрешность из-за вли ни .емкости линии 14 св зи в предлагаемом устройстве определ етс произведением коэффициентов передачи усилителей, наход щихс в пр мой це„„ преобразовани . Причем К, 4j определ етс на частоте следовани импульсов генератора 2, а К... беретс на оу посто нном токе в случае статических измерений. Аналогична погрешность дл известного устройства определ етс только коэффициентом передачи усилител переменного напр жени и будет существенно больше, чем в предлагаемом устройстве. Простое увеличение каскадов усилени (например, последовательное включение двух и более операционных усилителей) существенного выигрыша не дает, так как подобный усилитель будет неустойчив. дл повьш1ени устойчивости необходимо введение частотной коррекции, котора приводит к уменьшению коэффициента усилени . Вли ние емкости линии 15 св зи, подключенной к второму выводу емкостного датчика 1 будет незначительно , что обеспечиваетс малым выходным сопротивлением дискретного интегратора 7 и переключател 9.. При этом посто нна времени зар да ем .кости линии 15 св зи будет существенно меньше периода следовани импульсов с выхода генератора 3. Сле7 ., дйвательно, изменение зар да на емкостном датчике практически не зависит от емкости линии 15 св зи, Вли ние этой емкости в предлагаемом устройстве имеет.один пор док с известным , Таким образом, в предлагаемом уст ройстве обеспечиваетс высока точ108 ность измерени за счет расширени диапазона изменени выходного напр жени и уменьшени вли ни параметров пр мой цепи преобразовани и емкости линии св зи. Это позвол ет производить дистанционные измерени давлени при значительном удалении емкостного датчика, имеющего малое значение рабочей емкости.