SU1211669A2 - Measuring converter with variable-capacitance transducer - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике измерений неэлектрических величин злектрическими методами и предназначено дл  преобразовани  параметров емкостного датчика. Цель изобретени  - повышение чувствительности и расширение области примеиени . Устройство содержит источник 1 посто нного напр жени , коммутаторы 2 и 3, рабочий и образцовый конденсаторы 4 и 5, усилитель 6 сигнала неравновеси , фазочувствительный детектор 7, делитель 8 напр жени , фильтр 9 нижних частот, усилитель 10, сумматор Ни генератор 12 пр моугольного напр жени . Введение в устройство сумматора 11 и делител  8 напр жени  обеспечило возможность преобразовани  переменных неэлектрических величин малого уровн  на фоне большой и нестабильной посто нной составл ющей. Кроме того, при повышении чувствительности преобразовател  к информативной высокочастотной составл нщей одновременно снижаетс  вли ние медленных паразитных изменений преобразуемого параметра. Изобретение дополнительное к авт.св. № 1057882, ил. (Л С оThe invention relates to a technique for measuring non-electric values by electrically based methods and is intended to convert the parameters of a capacitive sensor. The purpose of the invention is to increase the sensitivity and the expansion of the field of application. The device contains a source of constant voltage 1, switches 2 and 3, working and exemplary capacitors 4 and 5, unbalance amplifier 6, phase-sensitive detector 7, voltage divider 8, low-pass filter 9, amplifier 10, adder None rectangular generator 12 tension Introduction to the device of the adder 11 and the voltage divider 8 provided the possibility of converting variable non-electric values of a small level against the background of a large and unstable constant component. In addition, with an increase in the sensitivity of the converter to the informative high-frequency component, the effect of the slow parasitic changes of the parameter being transformed simultaneously decreases. The invention is additional to auth.St. No. 1057882, Il. (L S o

Description

1 , one ,

Изобретение относитс  к технике измерени  неэлектрических величин электрическими методами, предназначено дл  преобразовани  параметров емкостного датчика, которые несут информацию о переменной неэлектрической величине, воздействующей на датчик, в изменени  выходного электрического Hjiпp жeни , и  вл етс  , усовершенствованием изобретени  по авт.св. № 1057882.The invention relates to the technique of measuring non-electrical quantities by electrical methods, is intended to convert the parameters of a capacitive sensor, which carry information about a variable non-electrical value acting on the sensor, to changes in the electrical output of the electrical device, and is an improvement of the invention in the art. No. 1057882.

Целью изобретени   вл етс  повышение чувствительности и расширение области применени  путем обеспечени  возможности преобразовани  переменных неэлектрических величин малого уровн  на фоне большой и нестабильной посто нной составл ющей,The aim of the invention is to increase the sensitivity and expansion of the field of application by providing the possibility of converting variable non-electric variables of a small level against the background of a large and unstable constant component,

На чертеже изображена структурна  схема устройства.The drawing shows a block diagram of the device.

Измерительный преобразователь с емкостным датчиком содержит источник 1 стабильного посто нного напр жени , коммутаторы 2 и 3, рабочий и образцовый конденсаторы 4 и 5, усилитель 6 сигнала неравновеси , фазочувствительный детектор 7, делитель 8 напр жени , фильтр 9 нижних частот, дополнительный усилитель 10 сумматор 11, генератор 12 пр моугольного напр жени . При этом выходы первого 2 и второго 3 коммутаторов подключены соответственно к потенциальным электродам рабочего 4 и образцового 5 конденсаторов, токовые электроды последних соединены вместе и подключены через усилитель 6 к информационному входу фазочувстви- тельного детектора 7, выход которого соединен с входами делител  8 напр жени  и фильтра 9 нижних частот . Выход делител  8 напр жени  подключен к первому входу, а выход фильтра 9 нижних частот через дополнительный усилитель 10 - к второму входу сумматора 1 1 , Вьпсод последнего соединен с первым информационным входом второго коммутатора 3, первый информационный эход первого коммутатора 2 подключен к выходу источника I посто нного стабильного напр жени , а вторые информационные входы обоих коммутаторов 2 и 3 соединены с общей шиной устройства. Выход генератора 12 пр моугольного напр жени  подключен к входам управлени  коммутаторов 2 и 3 и фазочувствительA capacitive transducer with a capacitive sensor contains a source of stable constant voltage, switches 2 and 3, working and exemplary capacitors 4 and 5, an imbalance signal amplifier 6, a phase-sensitive detector 7, a voltage divider 8, a low-pass filter 9, an additional amplifier 10 adder 11, a rectangular voltage generator 12. The outputs of the first 2 and second 3 switches are connected respectively to the potential electrodes of the working 4 and exemplary 5 capacitors, the current electrodes of the latter are connected together and connected via an amplifier 6 to the information input of the phase-sensitive detector 7, the output of which is connected to the inputs of the voltage divider 8 and 9 low pass filter. The output of the voltage divider 8 is connected to the first input, and the output of the low-pass filter 9 is connected via an additional amplifier 10 to the second input of the adder 1 1, the Vpsod of the last is connected to the first information input of the second switch 3, the first information output of the first switch 2 is connected to the source output I constant stable voltage, and the second information inputs of both switches 2 and 3 are connected to the common bus of the device. The output of the generator 12 of the rectangular voltage connected to the control inputs of the switches 2 and 3 and the phase sensor

21166922116692

ного детектора 7, выход которого  вл етс  выходом устройства.detector 7, the output of which is the output of the device.

Преобразователь работает следующим образом.The Converter operates as follows.

На потенциальные электроды рабочего 4 и образцового 5 конденсаторов подаютс  противофазные пр моугольные напр жени , формируемые коммутаторами 2 и 3, управл емыми генератором 12 пр моугольного напр жени , из стабильного посто нного напр жени  с выхода источника 1 и напр жени  обратной св зи с выхода сумматора 11. Напр жение неравновеси  преобразовател , снимаемое с точки соединени  токовых электродов конденсаторов 4 и 5, усиливаетс  усилителем 6 сигнала неравновеси . Фаза сигнала неравновеси  зависит от знака неравновеси  схемы. Фазочувствительный детектор 7 преобразует фазу сигнала неравновеси  в пол рность вьпсодного напр жени . Обратна  св зь преобразовател  состоит из двух каналов - низкочастотного и высокочастотного. Низкочастотна  составл юща  преобразуемого параметра (неинформативна ) ослабл етс  преобразователем примерно в К„The potential electrodes of the working 4 and exemplary 5 capacitors are supplied by antiphase rectangular voltages generated by switches 2 and 3 controlled by a rectangular voltage generator 12 from a stable constant voltage from the output of source 1 and a feedback voltage from the output of the adder. 11. A transducer imbalance voltage, taken from the point of connection of the current electrodes of the capacitors 4 and 5, is amplified by the imbalance signal amplifier 6. The phase of the imbalance signal depends on the sign of the imbalance of the circuit. The phase-sensitive detector 7 converts the phase of the unbalanced signal into polarity of the high voltage. The feedback transducer consists of two channels — low frequency and high frequency. The low-frequency component of the parameter being transformed (non-informative) is attenuated by the converter by approximately K "

раз, где К - коэффициент усилени  дополнительного усилител  10. Информативна  высокочастотна  составл юща  усиливаетс  в Kg раз, где К - коэффициент делени  делител  8 напр - жени . Таким образом, при повышении чувствительности преобразовател  к информативной высокочастотной состав- л кицей одновременно снижаетс  вли ние медленных паразитных изменений преобразуемого параметра.time, where K is the gain factor of the additional amplifier 10. Informative, the high frequency component is amplified by Kg times, where K is the division factor of the voltage divider 8. Thus, with an increase in the sensitivity of the converter to the informative high frequency component, the impact of the slow parasitic changes of the parameter being transformed is simultaneously reduced.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Измерительный преобразователь с емкостным датчиком по авт.св. № 1057882, отличающийс  тем, что, с целью повьщ1ени  чувствительности и расширени  области применени  путем обеспечени  возможности преобразовани  переменных неэлектрических величин малого уровн  на фоне большой и нестабильной посто нной составл ющей, он снабжен делителем напр жени , сумматором и соединенными последовательно фильтром нижних частот и дополнительным усилителем, причем выход фазочувстMeasuring transducer with capacitive sensor auth.St. No. 1057882, characterized in that, in order to increase sensitivity and expand the field of application by allowing the conversion of variable non-electric quantities of a small level against the background of a large and unstable constant component, it is provided with a voltage divider, an adder and connected in series with a low-pass filter and an additional amplifier, and the output fazochuvst 3121166931211669 вительного детектора соединен с вхо- подключены соответственно к первому дами делител  напр жени  и фильтра 1и второму входам сумматора, а выход нижних частот, выходы делител  нап- сумматора соединен с первым информа- р жени  и дополнительного усилител  ционным входом второго коммутатора.the detector is connected to the input respectively to the first one of the voltage divider and filter 1 and the second input of the adder, and the low-frequency output, the outputs of the voltage divider are connected to the first information and additional amplifying input of the second switch.