Одноканальний вимірювач параметрів диференційних датчиків

Одноканальний вимірювач параметрів диференційних датчиків, що містить у собі перший і другий автогенератори, ємнісний диференціинии датчик з робочою камерою, заповненою матеріалом, що досліджується і компенсаційною камерою з еталонним матеріалом, комутатор, перший і другий входи якого з'єднані з першими виходами камер ємнісного диференційного датчика, загальний вихід яких з'єднаний з загальною заземленою точкою автогенераторів, вихід комутатора з'єднаний з часозадавальним ланцюгом першого автогенератора, формувач імпульсів, вхід якого з'єднаний з виходом першого автогенератора, реверсивний лічильник імпульсів, лічильний вхід якого з'єднаний з виходом формувача імпульсів, цифровий елемент пам'яті, адресні входи якого з'єднані з кодовими виходами реверсивного лічильника імпульсів, дешифратор, під'єднаний до шин даних цифрового елементу пам'яті, цифровий індикатор, з'єднаний з дешифратором, блок керування, виходи якого з'єднані з ВІДПОВІДНИМИ керуючими входами комутатора, реверсивного лічильника імпульсів, цифрового елемента пам'яті і дешифратора, який відрізняється тим, що в нього додатково введені нереверсивний лічильник імпульсів, другий і третій формувачі імпульсів, другий і третій комутатори, причому входи другого комутатора з'єднані з протилежними входами першого комутатора, вихід другого комутатора з'єднаний з часозадавальним ланцюгом другого автогенератора, входи третього комутатора з'єднані з виходами першого і другого автогенераторів, вихід третього комутатора з'єднаний через другий формувач імпульсів з лічильним входом нереверсивного лічильника імпульсів, вихід якого через третій формувач імпульсів з'єднаний зі входом блока керування, один з виходів якого з'єднаний з керуючим входом нереверсивного лічильника імпульсів, керуючі входи другого і третього комутаторів з'єднані з керуючим входом першого комутатора (О со Винахід відноситься до засобів вимірювання електричних параметрів високочастотних диференційних датчиків і може бути використаний для вимірювання діелектричних, магнітних або провідних властивостей матеріалів та речовин по величині електричного імпедансу, що вноситься в датчик Диференційні датчики, що працюють в ланцюгах високочастотних генераторів, перетворюють різницю величини, що вимірюється, та зразкової величини в приріст ємності ДС, індуктивності ДІ_ або опору UR електричного ланцюга датчика Конструктивно диференціинии датчик має два чутливих елементи робочий елемент, який взаємодіє з досліджуваним матеріалом, і компенсаційний елемент, який взаємодіє із зразковим або еталонним матеріалом Цифрові вимірювачі приросту параметрів ДС, ДІ_, AR, найбільш просто реалізуються за допомогою проміжного частотного пере творення Для перетворення приросту параметрів датчика (ДС, ДІ_, AR) в частоту або період високочастотних коливань звичайно використовують автогенератори з LC або RC часозадавальним ланцюгом Почергове періодичне підключення робочого і компенсаційного елементів до часозадавального ланцюга автогенератора за допомогою автоматичного комутатора дозволяє виділити із модульованих по частоті високочастотних коливань автогенератора низькочастотний модулюючий сигнал, пропорційний різницевому параметру диференційного датчика Відомий одноканальний вимірювач параметрів диференційних датчиків (Авторське свідоцтво СРСР №655990, кл G01R27/26, 1976), що містить в собі високочастотний автогенератор, диференціинии датчик, автоматичний комутатор, рухомий контакт якого з'єднаний з часозадавальним ланцюгом високочастотного автогенератора, а два 1 Ю 57436 цифровий індикатор, з'єднаний з дешифратором, нерухомих контакти з єднані з першими виводами блок керування, виходи якого з'єднані з ВІДПОВІДВІДПОВІДНО робочого і компенсаційного елементів НИМИ керуючими входами комутатора, реверсивдатчика, другі виводи яких з'єднані з корпусом виного лічильника імпульсів, цифрового елемента мірювача, послідовно з'єднані частотний детектор, пам'яті і дешифратора вхід якого з'єднаний з виходом високочастотного автогенератора, вибірковий низькочастотний підКрім того, одноканальний вимірювач містить у силювач, переривач, синхронний детектор і індисобі змішувач сигналів, входи якого з'єднані з викатор, а також комутаційний генератор, вихід якого ходами автогенераторів, фільтр нижніх частот, з'єднаний з опорним входом синхронного детектовхід якого підключений до виходу змішувача, а ра, з ланцюгом керування автоматичного комутайого вихід з'єднаний зі входом формувача імпультора і через подільник частоти та одновібратор з сів, а також генератор тактових імпульсів, з'єдналанцюгом керування переривача ний зі входом блока керування Через випадкові зміни частоти автогенератоНаявність цифрової пам'яті в одноканальному ра, а також нелініиність характеристики частотного вимірювачі параметрів диференційних датчиків детектора і нерівномірність його частотної харакдозволяє знизити частоту комутації до долів Гц, теристики з'являється велика паразитна частотна що суттєво зменшує рівень комутаційних завад модуляція, яка не дозволяє виділити інформаційні Додаткове стробування реверсивного лічильника зміни частоти автогенератора на фоні випадкових імпульсів в моменти комутації камер датчика дозмін зволяє практично повністю виключити вплив перехідних процесів в автогенераторі, який комутуєтьВідомий одноканальний вимірювач параметрів ся, що підвищує чутливість до малих змін парамедиференційних датчиків (Патент США №4045728, трів робочої камери диференціиного датчика кл 324-59, 1977), що містить у собі два автогенератори, диференційний індуктивний датчик, одноАле залежність результату виміру різницевої канальний вимірювальний тракт, який складається частоти від температурної і часової нестабільності із послідовно з'єднаних частотного перетворювапараметрів мікросхем автогенераторів, часозадача, входи якого з'єднані з виходами двох автогевального ланцюга з камерами диференціиного нераторів, низькочастотного підсилювача, синхродатчика і джерелом живлення приводить до того, нного детектора та індикатора, а також комутатор, що при одній і тій же ВІДНОСНІЙ ЗМІНІ інформативнорухомий контакт якого з'єднаний з часозадавальго параметру диференціиного датчика (ДС/С, ДІ_/І_, ним ланцюгом одного із автогенераторів, а два або UR/R) результат виміру виходить різним, що нерухомих контакти - з першими виводами робоне забезпечує високу точність виміру таких відночого і компенсаційного елементів диференціиного сних параметрів, як діелектрична і магнітна пронидатчика, другі виводи яких з'єднані з загальною кливість або питома електропровідність різноманіточкою диференціиного датчика, і комутаційний тних матеріалів генератор, вихід якого з'єднаний з опорним входом В основу винаходу покладено задачу створенсинхронного детектора і з ланцюгом керування ня такого одноканального вимірювача параметрів комутатора диференційних датчиків, в якому введення нових елементів і зв'язків ДОЗВОЛИЛО б забезпечити підЗміни частоти автогенераторів із-за корелявищення точності оцінки якості різноманітних маційних завад взаємно компенсуються в частотному теріалів і речовин перетворювачі, який формує низькочастотний сигнал різницевої частоти Але комутаційні завади, Поставлена задача вирішується тим, що в одщо з'являються при періодичних перемиканнях ноканальний вимірювач параметрів диференційкомутатора в ланцюгу тільки одного автогенератоних датчиків, що містить у собі перший і другий ра, не компенсуються і насичують вимірювальний автогенератори, ємнісний диференційний датчик з тракт, що знижує точність вимірювання робочою камерою, заповненою матеріалом, що досліджується і компенсаційною камерою з етаВідомий також одноканальний вимірювач палонним матеріалом, комутатор, перший і другий раметрів диференційних датчиків (Скрипник Ю А входи якого з'єднані з першими виходами камер Коммутационные цифровые измерительные приємнісного диференціиного датчика, загальний виборы М , "Энергия ", 1973, С 23-25), що містить у хід яких з'єднаний з загальною заземленою точкою собі перший і другий автогенератори, ємнісний автогенераторів, вихід комутатора з'єднаний з чадиференційний датчик з робочою камерою, заповсозадавальним ланцюгом першого автогенератоненою матеріалом, що досліджується і компенсара, формувач імпульсів, вхід якого з'єднаний з виційною камерою з еталонним матеріалом, комутаходом першого автогенератора, реверсивний літор, перший і другий входи якого з'єднані з перчильник імпульсів, лічильний вхід якого з'єднаний з шими виходами камер ємнісного диференціиного виходом формувача імпульсів, цифровий елемент датчика, загальний вихід яких з'єднаний з загальпам'яті, адресні входи якого з'єднані з кодовими ною заземленою точкою автогенераторів, вихід виходами реверсивного лічильника імпульсів, декомутатора з'єднаний з часозадавальним ланцюшифратор, під'єднаний до шин даних цифрового гом першого автогенератора, формувач імпульсів, елементу пам'яті, цифровий індикатор, з'єднаний з вхід якого з'єднаний з виходом першого автогенедешифратором, блок керування, виходи якого ратора, реверсивний лічильник імпульсів, лічильз'єднані з ВІДПОВІДНИМИ керуючими входами комуний вхід якого з'єднаний з виходом формувача татора, реверсивного лічильника імпульсів, цифімпульсів, цифровий елемент пам'яті, адресні вхорового елемента пам'яті і дешифратора, згідно ди якого з'єднані з кодовими виходами реверсиввинаходу введені нереверсивний лічильник імпуного лічильника імпульсів, дешифратор, під'єднальсів, другий і третій формувачі імпульсів, другий і ний до шин даних цифрового елементу пам'яті, 57436 ший вихід блока керування 17 підключений до кетретій комутатори, при цьому входи другого комуруючих входів комутаторів 4, 5 і 6, другий і третій татора з'єднані з протилежними входами першого вихід - до нереверсивного лічильника імпульсів 12 комутатора, вихід другого комутатора з'єднаний з (обнуління, ВІДЛІК), четвертий, п'ятий, шостий вичасозадавальним ланцюгом другого автогенераходи - до реверсивного лічильника імпульсів 13 тора, входи третього комутатора з'єднані з вихо(обнуління, ВІДЛІК і реверс), сьомий вихід - до цифдами першого і другого автогенераторів, вихід рового елементу пам'яті 14, восьмий вихід - до третього комутатора з'єднаний через другий фордешифратора 15 мувач імпульсів з лічильним входом нереверсивного лічильника імпульсів, вихід якого через третій Одноканальний вимірювач параметрів дифеформувач імпульсів з'єднаний зі входом блока ренційних датчиків працює таким чином керування, один з виходів якого з'єднаний з керуРобоча камера 2 і компенсаційна камера 3 ємючим входом нереверсивного лічильника імпульнісного диференційного датчика 1 конструктивно сів, керуючі входи другого і третього комутаторів обираються однаковими, що забезпечує рівність їх з'єднані з керуючим входом першого комутатора ємностей Сх=Со при відсутності контакту електродів датчика з досліджуємим і еталонним матеріаВведення в схему одноканального вимірювача лом або при заповненні обох камер датчика однапараметрів диференційних датчиків нереверсивковою речовиною При контакті робочої камери 2 з ного лічильника імпульсів, двох додаткових комудосліджуємим матеріалом і використанні повітря в таторів, двох додаткових формувачів імпульсів, якості еталонного матеріалу ємність робочої камевключення другого комутатора в часозадавальний ри можна представити так ланцюг другого автогенератора, підключення входу блока керування до виходів двох автогенератоСХ=СО+ДС, (1) рів через третій комутатор, включення нереверсиде ДС=Со(є-1) - приріст ємності датчика за рахунок вного лічильника імпульсів через додаткові форконтакту з контрольованим матеріалом, є - діелекмувачі імпульсів забезпечило отримання результрична проникливість досліджуємого матеріалу тату виміру в формі відносної зміни частоти автоЗа допомогою комутаторів 4 і 5 камери 2 і З генератора, а значить, і відносного приросту інфоємнісного диференційного датчика 1 підключаютьрмативного параметру диференційного датчика, ся почергово до часозадавальних ланцюгів автодозволило виключити вплив температурних і чагенераторів 7 і 8 При цьому комутатори і цифрові сових змін параметрів і режимів роботи автогенеелементи схеми вимірювача керуються з восьми раторів на результат виміру відносних змін інфорвиходів блока керування 17, на вхід якого постумативних параметрів диференційного датчика, а пають тактові імпульси з формувача імпульсів 11 також зменшити вплив перехідних процесів і комуЗ приходом першого тактового імпульсу сигналом таційних завад на результат виміру, що забезпез першого виходу блока керування 17 комутатори чило підвищення точності виміру діелектричних, 4, 5 і 6 установлюються в початкове положення, магнітних і провідних властивостей контролюємих що показане на рисунку, а нереверсивний лічильсередовищ і матеріалів ник імпульсів 12 і реверсивний лічильник імпульсів На рисунку (див фіг) зображена функціональ13 сигналами від другого і четвертого виходів блона схема одноканального вимірювача параметрів ка керування 17 обнуляються При цьому в часодиференційних датчиків задавальний ланцюг автогенератора 7 включаєтьОдноканальний вимірювач параметрів дифеся ємність компенсаційної камери 3 - Со, а в часоренційних датчиків містить в собі ємнісний дифезадавальний ланцюг автогенератора 8 - ємність ренційний датчик 1 з робочою камерою 2 і компенробочої камери 2 - Сх Частота генерованих колисаційною камерою 3, перший, другий і третій комувань автогенератора 8 з RC-часозадавальним татори - ВІДПОВІДНО 4, 5 і 6, перший та другий автоланцюгом визначається виразом генератори 7 і 8, перший формувач імпульсів 9, fx=k/R(C+C0), (2) другий та третій формувачі імпульсів Ю т а 11, неде k - коефіцієнт пропорційності, що залежить від реверсивний лічильник імпульсів 12, реверсивний параметрів мікросхеми автогенератора і значення лічильник імпульсів 13, цифровий елемент пам'яті напруги живлення, 14, дешифратор 15, цифровий індикатор 16 і блок R, С - ПОСТІЙНІ опір та ємність часозадавальнокерування 17 го ланцюга автогенератора Ємнісна робоча камера 2 з досліджуємим маЧастота генерованих коливань виконаного по теріалом і ємнісна компенсаційна камера 3 з етатій же схемі автогенератора 7 лонним матеріалом диференційного датчика 1 Fo=k/R(C+Co) (3) через перший та другий комутатори 4 і 5 підклюПри контакті електродів робочої камери 2 дичені до часозадавальних ланцюгів першого та друференційного датчика 1 з досліджуємим матеріагого автогенераторів 7 і 8, виходи яких через трелом коливання автогенераторів стають різними тій комутатор 6 і другий формувач імпульсів 10 (fx