RU2665219C1 - Дифференциальный измерительный преобразователь - Google Patents

Дифференциальный измерительный преобразователь Download PDF

Info

Publication number
RU2665219C1
RU2665219C1 RU2017127333A RU2017127333A RU2665219C1 RU 2665219 C1 RU2665219 C1 RU 2665219C1 RU 2017127333 A RU2017127333 A RU 2017127333A RU 2017127333 A RU2017127333 A RU 2017127333A RU 2665219 C1 RU2665219 C1 RU 2665219C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
differential
output
inputs
measuring transducer
Prior art date
Application number
RU2017127333A
Other languages
English (en)
Inventor
Вячеслав Владимирович Хозинский
Александр Иванович Верещагин
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом", Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Priority to RU2017127333A priority Critical patent/RU2665219C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2665219C1 publication Critical patent/RU2665219C1/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G01D5/22—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature differentially influencing two coils
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C19/00—Electric signal transmission systems
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B19/00—Generation of oscillations by non-regenerative frequency multiplication or division of a signal from a separate source

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области измерительной техники. Технический результат – повышение точности дифференциального измерительного преобразователя за счет введения блока коррекции, осуществляющего корректировку выходной характеристики преобразования. Дифференциальный измерительный преобразователь содержит два генератора частотных сигналов с частотозадающими элементами, выходы которых соединены с входами формирователя сигналов разностной частоты, и блок коррекции, состоящий из последовательно соединенных делителя частоты и умножителя частоты, вход которого соединен с выходом формирователя сигналов разностной частоты, а его группа входов является группой входов устройства, выходом которого является выход делителя частоты. 2 ил.

Description

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к измерительным преобразователям с частотной формой выходных сигналов.
Известен дифференциальный измерительный преобразователь (см. патент №2432671, опубликованный в БИ №30 27.10.2011 г.) содержащий два генератора частотных сигналов с частотозадающими элементами, выходы которых соединены со входами формирователя сигналов разностной частоты.
Вышеуказанное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству и поэтому взято в качестве прототипа.
Недостатком прототипа является отсутствие возможности подстройки (нормирования) выходной характеристики преобразования дифференциального измерительного преобразователя при наличии технологического разброса параметров частотозадающих элементов на основе пьезорезонансных датчиков.
Решаемой технической задачей является повышение точности и расширение функциональных возможностей заявляемого дифференциального измерительного преобразователя.
Достигаемым техническим результатом является введение в схему дифференциального измерительного преобразователя дополнительного корректирующего блока, при помощи которого осуществляется подстройка (корректировка) выходной характеристики преобразования схемотехническим методом.
Для достижения технического результата в дифференциальном измерительном преобразователе, содержащем два генератора частотных сигналов с частотозадающими элементами, выходы которых соединены с входами формирователя сигналов разностной частоты, новым является то, что дополнительно введен блок коррекции, состоящий из последовательно соединенных делителя частоты и умножителя частоты, вход которого соединен с выходом формирователя сигналов разностной частоты, а его группа входов является группой входов устройства, выходом которого является выход делителя частоты.
Применение в составе дифференциального измерительного преобразователя блока коррекции, состоящего из умножителя частоты с подстраиваемым (задаваемым) коэффициентом умножения и делителя с фиксированным коэффициентом позволяет осуществлять подстройку характеристики преобразования с выхода формирователя сигналов разностной частоты, что расширяет функциональные возможности заявляемого устройства.
На фигуре 1 изображена функциональная схема дифференциального измерительного преобразователя.
На фигуре 2 изображена функциональная схема блока коррекции с использованием схемы фазовой автоподстройки частоты.
Дифференциальный измерительный преобразователь содержит два генератора частотных сигналов 1, 2 с частотозадающими элементами 3, 4, выходы которых соединены со входами формирователя сигналов разностной частоты 5. Введен блок коррекции 6, состоящий из последовательно соединенных делителя частоты 7 и умножителя частоты 8, вход которого соединен с выходом формирователя сигналов разностной частоты 5, а его группа входов является группой входов устройства, выходом которого является выход делителя частоты 7.
Устройство работает следующим образом. С выходов генераторов 1, 2 (см. фигуру 1) на входы формирователя сигналов разностной частоты 5 подаются периодические сигналы прямоугольной формы, частоты которых соответственно определяются линеаризованными выражениями
Figure 00000001
Figure 00000002
где х - измеряемый параметр на входе частотозадаюших элементов 3, 4, на основе пьезорезонансных первичных преобразователей;
ƒ01, ƒ02 - начальные частоты частотозадаюших элементов 3, 4, образующих дифференциальную пару, при х=0;
k1, k2 - коэффициенты преобразования частотозадаюших элементов 3, 4 на основе пьезорезонансных первичных преобразователей.
Принцип работы формирователя сигналов разностной частоты 5 аналогичен прототипу.
Разностная частота с выхода формирователя сигналов разностной частоты 5 определяется по формуле
Figure 00000003
где ƒ0 - начальная разность частот ƒ1-ƒ2 при х=0;
k - коэффициент преобразования измерительного преобразователя.
Значение частоты FРАЗН на выходе формирователя сигналов разностной частоты 5 у разных образцов измерительных преобразователей будет разное и будет находиться в некотором диапазоне частот, обусловленном технологией подбора в дифференциальную пару частотозадающих элементов 3, 4 на основе пьезорезонансных датчиков.
Далее сигнал разностной частоты FРАЗН с выхода формирователя сигналов разностной частоты 5 поступает на вход блока коррекции 6, который может функционировать в двух режимах:
Режим 1 - Нормирование (подстройка) начальной частоты ƒ0 измерительного преобразователя;
Режим 2 - Нормирование (подстройка) коэффициента преобразования k измерительного преобразователя.
Частота на выходе FВЫХ заявляемого измерительного преобразователя определяется линеаризованными выражениями (без учета нелинейностей частотозадаюших элементов)
Figure 00000004
где kкор - коэффициент передачи (поправки) блока коррекции 6.
В режиме 1 выбирается такой коэффициент передачи блока коррекции 6, при котором на выходе FВЫХ при отсутствии действия измеряемого параметра (х=0) у разных образцов измерительных преобразователей будет одинаковое (нормированное) значение частоты
Figure 00000005
где ƒ0норм - нормированное значение начальной частоты;
ƒ0 - значение частоты на выходе формирователя сигналов разностной частоты 5;
kкор1 - коэффициент передачи (поправки) блока коррекции 6.
При этом в режиме 1, результирующее значение коэффициента преобразования k⋅kкор1 всего измерительного преобразователя в целом будет для каждого из образцов заявляемого измерительного преобразователя разным.
В режиме 2, наоборот, коэффициент преобразования заявляемого дифференциального измерительного преобразователя подстраивается при помощи блока коррекции 6 и приводится к единому нормированному значению для разных образцов измерительных преобразователей, в соответствии с выражением
Figure 00000006
где kкор2 - коэффициент передачи (поправки) блока коррекции 6;
k - коэффициент передачи без подстройки (фактический).
При этом, начальная частота ƒ0=ƒ0⋅kкор2 в режиме 2 будет разной для каждого из образцов дифференциального измерительного преобразователя.
Для режима 1 и режима 2 в общем случае значение коэффициента передачи kкор (поправки) определяется выражением
Figure 00000007
где Nуст - коэффициент передачи умножителя частоты 8;
Nдел - коэффициент передачи делителя частоты 7.
Коэффициент передачи Nуст задается на группе входов "Уст" умножителя частоты 8 (см. фигуру 1) в двоичном коде, а коэффициент передачи делителя частоты 7 выбирается постоянным (фиксированным).
При Nуст=Nдел коэффициент передачи блока коррекции 6 равен 1 и, при этом, подстройки частоты по (1) или коэффициента преобразования по (5) не происходит.
Значение кода подстройки Nуст, которое необходимо установить в виде двоичного кода на группе входов "Уст" можно определить по формуле
Figure 00000008
где Nподстр - необходимый код поправки.
Тогда выражение (7) можно записать в виде
Figure 00000009
Таким образом, шаг подстройки коэффициента передачи блока коррекции Δkкор (при Nподстр=1) зависит от значения коэффициента деления делителя частоты 7
Figure 00000010
На фигуре 2 приведена функциональная схема варианта исполнения блока коррекции 6. Умножитель частоты 8 выполнен на базе схемы фазовой автоподстройки частоты, который включает в себя фазовый детектор 9, фильтр нижних частот 10, генератор управляемый напряжением 11, программируемый делитель частоты 12 с группой входов "Уст". Делитель частоты 13 выполнен с использованием микросхем счетчиков-делителей частоты.
Диапазон входных рабочих частот такой схемы будет определяться (задаваться) диапазоном рабочих выходных частот генератора управляемым напряжением 11, который обычно задается выбором значений внешних RC-цепочек (на фигуре 2 не показаны).
Работоспособность предлагаемого технического решения экспериментально проверена и подтверждена испытаниями действующих макетов дифференциального измерительного преобразователя.

Claims (1)

  1. Дифференциальный измерительный преобразователь, содержащий два генератора частотных сигналов с частотозадающими элементами, выходы которых соединены со входами формирователя сигналов разностной частоты, отличающийся тем, что дополнительно введен блок коррекции, состоящий из последовательно соединенных делителя частоты и умножителя частоты, вход которого соединен с выходом формирователя сигналов разностной частоты, а его группа входов является группой входов устройства, выходом которого является выход делителя частоты.
RU2017127333A 2017-07-31 2017-07-31 Дифференциальный измерительный преобразователь RU2665219C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017127333A RU2665219C1 (ru) 2017-07-31 2017-07-31 Дифференциальный измерительный преобразователь

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017127333A RU2665219C1 (ru) 2017-07-31 2017-07-31 Дифференциальный измерительный преобразователь

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2665219C1 true RU2665219C1 (ru) 2018-08-28

Family

ID=63459702

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017127333A RU2665219C1 (ru) 2017-07-31 2017-07-31 Дифференциальный измерительный преобразователь

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2665219C1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5497147A (en) * 1993-06-21 1996-03-05 Microstrain, Company Differential variable reluctance transducer
RU2194242C2 (ru) * 2000-12-21 2002-12-10 Государственный научный центр Научно-исследовательский институт атомных реакторов Устройство формирования выходного сигнала индуктивного дифференциального измерительного преобразователя
RU2280946C1 (ru) * 2005-02-14 2006-07-27 Российская Федерация в лице Федерального агентства по атомной энергии Дифференциальный измерительный преобразователь
RU2432671C1 (ru) * 2010-04-20 2011-10-27 Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Дифференциальный измерительный преобразователь
RU2566333C1 (ru) * 2014-12-12 2015-10-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Дифференциальный измерительный преобразователь
US20150308862A1 (en) * 2002-05-24 2015-10-29 Oxford Instruments Asylum Research Corporation Transducer Assembly with Digitally Created Signals

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5497147A (en) * 1993-06-21 1996-03-05 Microstrain, Company Differential variable reluctance transducer
RU2194242C2 (ru) * 2000-12-21 2002-12-10 Государственный научный центр Научно-исследовательский институт атомных реакторов Устройство формирования выходного сигнала индуктивного дифференциального измерительного преобразователя
US20150308862A1 (en) * 2002-05-24 2015-10-29 Oxford Instruments Asylum Research Corporation Transducer Assembly with Digitally Created Signals
RU2280946C1 (ru) * 2005-02-14 2006-07-27 Российская Федерация в лице Федерального агентства по атомной энергии Дифференциальный измерительный преобразователь
RU2432671C1 (ru) * 2010-04-20 2011-10-27 Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Дифференциальный измерительный преобразователь
RU2566333C1 (ru) * 2014-12-12 2015-10-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Дифференциальный измерительный преобразователь

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102647186B (zh) 信号产生电路、增益估测装置与信号产生方法
CN1304851C (zh) 在测距设备中实现频率合成的方法和装置及测距设备
US7474160B2 (en) Systems and methods for calibrating a filter
CN105700271B (zh) 使用细和粗光频梳的光学合成器调谐
JP6633292B2 (ja) 相互に参照される光周波数コム
RU2665219C1 (ru) Дифференциальный измерительный преобразователь
EP3405797B1 (en) Frequency multiplying device
RU2625557C1 (ru) Способ для определения границ рабочего диапазона импульсного генератора систем фазовой синхронизации и устройство для его реализации
CN115420398A (zh) 一种温度传感器和温度确定方法
RU135468U1 (ru) Быстродействующий синтезатор частот
JP2011250437A (ja) フィルタ較正
EP3489711A1 (en) Fll for a frequency modulated continuous wave radar
RU171585U1 (ru) Регистратор рабочего диапазона систем цифровой связи
CN108199712A (zh) 一种cpt原子钟频率驯服控制电路
CN108183709A (zh) 一种cpt原子钟频率驯服控制方法及设备
JP2003163593A (ja) 一巡利得を補償する機能を備えたフェーズ・ロックド・ループ発振装置
US3136956A (en) Oscillator frequency control by phase null detection
RU2234716C1 (ru) Способ формирования зондирующего частотно-модулированного сигнала для дальномера с периодической частотной модуляцией
Serdyuk THE MICROWAVE SIGNALS OSCILLATOR WITH A SMALL FREQUENCY STEP
CN116743163A (zh) 一种小数分频锁相环和数字时间转换器控制方法
RU2638962C1 (ru) Способ достижения необходимого значения стабильности частоты генератора периодического сигнала при использовании генераторов частоты периодического (в том числе синусоидального) сигнала с тем же значением номинальной частоты, но с меньшими значениями стабильности
SU533879A1 (ru) Фазометрическое устройство
CN104410414A (zh) 基于弛豫时间的信号控制装置和方法
RU2551824C1 (ru) Управляемый генератор квадратурных сигналов
KR20160008973A (ko) 신호 생성 장치, 액티브 케이블, 및 신호 생성 방법