SU954896A1 - Устройство дл измерени приращений емкости или индуктивности - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРИРАЩЕНИЙ ЕМКОСТИ ИЛИ ИНДУКТИВНОСТИ

1

Изобретение относитс  к измерительной технике и может использовано дл  точного измерени  емкости (индуктивности ), а также величин, которые могут быть представлены изменением .емкости (индуктивности). Особенно там, где необходимую информацию несет не сама величина емкости (индуктивности), а ее изменение относительно другой также мен ющейс  величины. Например, при измерении несоосности роторов с помощью емкостных (индуктивных) датчиков , в процессе центровки роторов турбоагрегата , а также там, где требуетс  широкий диапазон измер емых приращений (более 1ОО%) при очень высокой точности (пор дка О,О01%).

Известен преобразователь малых приращений емкости или индуктивности в код, содержащий образцовый и контролируемый элементы, подключенные дарез ключ к измерительному генератору, смеситель, гетеродин, усилитель-ограничитель , фазосдвкгающую и частотозави-

симую резонансную цепи, фазовый детектор , усилитель низкой частоты, преобразователь вналог код, компаратор, одновибратор и цепь фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), состо щую из дополнительного ключа, интегратора и реактивного элемента, включенного в частотозадакщую цепь измерительного генератора tl3 .

Недостатком этого устройства  вл етс  низкое быстродействие и недрстаточна  надежность. Эти недостатки возникают из-за двухтактного режима работы .

Claims (2)

1. Наиболее близким техническим рещением к изобретению  вл етс  измеритель резонансной частоты и добротности контура , содержащий управл емый напр жением генератор, соединенный через аттенюаторгограничитель с фазосдвигающей цепью и с фазовым ;дeтeкт;opoV, второй вход которого подключен к выходу дополнительного аттенюатора-ограничител , выход фазового детектора соединен че39 рез фильтр нижних частот с входами компаратора нул , компаратора уровн , коммутатора , выход которого через интегратор соединен с управл ющим входом управл емого напр жением генератора, : другой вкод компаратора нул  соединен с нулевой шиной, другой вход компаратора уровн  и другой вход коммутатора соединены с выходом блока опорного напр жени , выходы компараторов нул  и уровн  подключены к входам блока управ лени , выходы которого соединены с уц равл ющим входом коммутатора и с входом внешнего запуска частотомера, счетный вход которого подключен к выходу управл емого напр жением генератора, а выход соединен с входом вычислительного устройства 21 . Недостатком этого измерител   вл етс  низка  точность, что обусловлено вли нием на точность измерений темпе- ратурно-временного дрейфа параметров цепи фазовой автоматической подстройки частот (ФАПЧ) генератора, состо шей из интегратора, фазосдвигакицей цепи, фазового детектора, фильтра нижних частот , двух аттенюаторов-ограничителей, коммутатора и компаратора нул . Любые изменени  в цепи ФАПЧ приведут к изменению частоты генератора, и следовательно , к снижению точности измерений . Кроме того, собственна  кратковременна  нестабильность частоты управл е мого напр жением генератора также снижает точность измерений. Цель изобретени  - повышение точности измерени . Эта цель достигаетс  : тем, что в устройство дл  измерени  ; приращений емкости или индуктивности, содер сащее управл емый напр жением генератор, первый вход которого подклю чен к выходу интегратора, а выхо; к входу фазовращател  и первому входу фазового детектора, выход которого сое динен с фильтром нижних частот, компаратор нул , соединенный одним из входо с нулевой шиной, и индикатор, введены дополнительный фазовый детектор, допол нительный фильтр нижних частот, блок перестройки частоты и эталонна  резонансна  цепь, причем первый вход фазового детектора через измерительный кон тур соединен с первым входом дополнительного фазового детектора, второй вхо которого соединен с вторым входом эоЁого детектора, а выход через дополн тельный фильтр нижних частот соединен с входом блока перестройки частоты и 6 торым входом компаратора нул , выход которого соединен с первым входом иникатора , второй вход которого подклк чен к первому выходу блока перестройки частоты, второй выход последнего соединен с управл юшим входом эталонной резонансной цепи, другой вход которой, подключен к выходу фазоврашател , а выход.- к второму ВХОДУ фазового детектора , выход фильтра .нижних частот соединен с входом интегратора и вторым входом управл емого напр жением генератора . На чертеже представлена структурна  электрическа  схема устройства дл  измерени  приращений емкости или индуктивности . Устройство содержит перестраиваемый генератор 1 с цепью фазовой автоподстройки частоты, состо щий из управл емого напр жением генератора 2, фазового детектора 3, фазоврашател  4, эталонной перестраиваемой резонансной цепи 5, фильтра 6 нижних частот, интегратора 7, блока 8 перестройки частоты . Устройство содержит также дополнительный фазовый детектор 9, измерительный контур 10, дополнительный фильтр 11 нижних частот, компаратор 12, индикатор 13. Устройство работает следующим образом . Частота перестраиваемого генератора 1 определ етс  величиной эталонного перестраиваемого реактивного элемента и равна его резонансной частоте. Сигнал с первого выхода перестраиваемого генератора 1 подаетс  на первый вход дополнительного фазового детектора 9, а с второго выхода генератора 1 сигнал той же частоты подаетс  через измерительный контур 10 на второй вход фазового детектора 9. Сдвиг фаз между сигналами на первом и втором входах детектора 9 будет определ тьс  обойцен ной расстройкой резонансной -частоты измерительного контура 1О относительно частоты генератора 1, т.е. относительно резонансной частоты эталонной перестраиваемой резонансной цепи 5, Резонансна  частота измерительного контура 10 мен етс  в зависимости от величины контролируемой реактивности. Выходной сигнал дополнительного фразового детектора 9 будет пропорционален этому сдвигу фаз, т.е. величине контролируемого приращени . Сигнал проходит через дополнительный фильтр 11 нижних частот, который убираетг из спектра этого сиг . нала нежелательные составоеткиие, присутствующие на выходе детектора 9 и поступает на первый вход компаратора 12. Напр жение на выходе компаратора 12 определ етс  по формуле и(1)1с.СР), где k( ) -коэффициент передачи допол нительного фильтра 11 нижних частот в операторной форме; Ujj) д - выходное напр жение дополнительного фазового детектора 9 Коэффициент передачи дополнительног фильтра 11 нижних частот можно считат посто нным и равным ( р)1. На выходе дополнительного фильтра 11 нижних частот действует напр жение амплитуда которого зависит от обобщенн расстройки резонансной частоты резонан ного контура 1О относительно частоты перестраиваемого генератора 1, т.е. Относительно резонансной частоты эталонн перестраиваемой резонансной цепи 5. Ко да резонансна  частота измерительного контура равна резонансной частоте эталонной перестраиваемой резонансной цепи 5, это напр жение равно нулю. Ког да резонансные частоты не равны - это напр жение не равно нулю и с увеличени ем расстройки стремитс  к величине 1иф д У Пол рность зависит от направлени  расстройки. Но так как обобщенна расстройка зависит от добротности контролируемого элемента, а ифд nctx ®™® и от амплитуды сигнала генератора 1, то дл  повышени  точности выбираем точку отсчета, при которой результат измерени  не будет зависеть от токов утечки и амплитуд сигналов. Такой точкой  вл етс  напр жение (нулевое) на выходе дополнительного фазового детектора 9. Это значит, что контура эталонной перестраиваемой резонансной цепи 5 и измерительного контура 1О настроены в резонанс и величины контролируемой и эталонной реактивностей равны. Добиваютс  этого с помощью блока 8 перестройки частоты путем перестройки резонансной частоты эталонной перестраиваемой резонансной цепи 5, котора  в свою очередь перестраивает и стабилизирует новую частоту генератора . 1, Как только частоты цепи 5 и измерительного контура 10 сравн ютс , сработает компаратор 12, который, дает сигнал об окончании процесса иэмерени . Информацию об измеренном прирашешга емкости или индуктивности снимакл- с помощью индикатора 13, соединенного с блоком 8 перестройки частоты . Точность измерени  повышен за счет включени  в кольцо ФАПЧ управл емого напр жением генератора, кольца фазовой автонастройки контура. Точность измерени  в предлагаемом устройстве повышена, так как на результат измерений практически не вли ет даже I кратковременна ; нестабильность па- раметров управл емого напр жением генератора . Формула изобретени  Устройство дл  измерени  приращений емкости или индуктивности, содержащее управл емый напр жением генератор, первый вход которого подключен к выходу интегратора, а выход - к входу фазовращател  и первому входу фазового детектора , выход которого соединен с фильтром нижних частот, компаратор нул , соединенный одним из входов с нулевой шиной, и индикатор, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности , в него введены дополнительный фазовый детектор, дополнительный фильтр нижних частот, блок перестройки частоты и эталонна  резонансна  цепь, причем первый вход фазового детектора через измерительный контур соединен с первым входом дополнительного фазового детектора , второй вход которого соединен с вторым входом фазового детектора, а выход через дополнительный фильтр нижних частот соединен с входом блока перестройки частоты и вторым входом компаратора нул , выход которого соединен с первым входом индикатора, второй вход которого подключен к первому выходу блока перестройки частоты, второй выход последнего соединен с управл ющим входом эталонной резонансной цепи, другой вход Которой подключен к выходу фазовращател , а выход - к второму входу фазового детектора, выход фильтра нижних частот соединен с входом интегратора и вторым входом управл емого напр жением генератора. Источники информации, принэтые во внимание прн экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2801156/18-21, кл. U01R 27/26, 24.О7.79.
2. 2.Авторское свидетельство СССР по за вке N .29ОО163/18-21, кл. GOift27/26, 27.03.8О.