SU1267299A1 - Устройство дл бесконтактного измерени переменного напр жени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике. Цель изобретени  повышение точности измерени . Устройство содержит емкостный датчик 1, предварительный усилитель 2 индуцированного на датчике напр жени , электростатический экран 8 и двухэлек-, тродный емкостной датчик 4. Введение усилител  3 с переменным коэффициентом усилени , генератор 5 переменного напр жени , частотного детектора 6 и образование новых св зей между элементами устройства устран ет зависимость выходного сигнала от рассто ни  между емкостным датчиком и контролируемой поверхностью. 1 ил. S

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть применено дл  бесконтактного измерени  переменного напр жени  в процессе контрол  и диагностики электронной аппаратуры. Цель изобретени  - повышение точности измерени  путем устранени  зависимости выходного сигнала от рассто ни  между емкостным датчиком и контролируемой поверхностью. На чертеже приведена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит емкостный дат чик 1, предварительный усилитель 2 индуцированного на датчике напр жени , усилитель 3 с переменным коэффициентом усилени , дополнительшзШ двухэлектродный емкостный датчик 4, генератор 5 переменного напр жени , .частотный детектор 6 и нелинейный усилитель 7, причем дополнительный датчик 4 включен в цепь управлени  частотой генератора 5 переменного напр жени , к выходу которого подклю Чены последовательно частотный детектор 6 и нелинейный усилитель 7, выход последнего соединен с управл ющим входом усилител  3 с переменным коэффициентом усилени , выход которого подключен к измерительному прибору , емкостный датчик 1 соединен с. входом предварительного усилител  2, выход которого соединен с входом усилител  3 с переменным коэффициентом усилени . Емкостный датчик 1 и дополнительный двухэлектродный датчик 4 механически св заны и заключены в заземленный электростатический экран 8, который имеет отверсти  напротив каждого из датчиков. Внутри экрана 8 расположены также предварительный усилитель 2 и генератор 5 переменног напр жени . Датчики 1 и 4, усилители 2 и 3, генератор 5 и экран 8 выполнены в виде щупа, в процессе измерени  подносимого к контролируемой поверхности 9 на некоторое рассто ние . Устройство работает следующим образом i Щуп устройства приближают к контролируемой поверхности 9 на некоторое рассто ние А, Электрический потенциал контролируемой поверхности 9 индуцирует на емкостном датчике 1 напр жение, поступающее на вход пред варительного усилител  2 и далее на носитель 3 с перемен шм коэффициентом усилени , Выходным сигналом устройства  вл етс  напр жение на выходе усилител  3 с переменным коэффициентом усилени . Индуцируемое на емкостном датчике 1 напр жение, а следовательно, и напр жение на вьпсоде усилител  3 завис т от рассто ни  А. Дл  устранени  этой зависимости введена цепь коррекции, содержаща  дополнительный двухэлектродный емкостной датчик 4, генератор 5 переменного напр жени , частотный детектор 6 и нелинейный усилитель 7, Дополнительный двухэлектродный емкостный датчик 4 включен в цепь управлени  частотой генератора 5 таким образом , что частота генератора 5  вл етс  функцией емкости между электродами датчика 4 (два электрода дополнительного датчика 4 образуют конденсатор , включенный в колебательный контур генератора 5, определ ющий его частоту), Емкость между электродами датчика 4 измен етс  под воздействием распределенной емкости контролируемой поверхности и приводит к изменению частоты генератора 5, Tie, частота генератора  вл етс  функцией рассто ни  А, Изменени  частоты генератора 5 частотным детектором 6 преобразуютс  в изменени  напр жени , которые поступают на вход нелинейного усилител  7, Коэффициент усилени  линейного усилител  7 в пределах его динамического диапазона измен етс  по такому закону, чтобы обеспечивалась линейность его выходного напр жени  по отношению к параметру А, С выхода нелинейного усилител  напр жение поступает на управл ющий вхбд усилител  3 и определ ет его коэффициент усилени . Возможные в процессе измерени  вариации рассто ни  А привод т одновременно к по влению погрешности измеренного напр жени  на входе усилител  3 и изменению его коэффициента усилени , компенсирующему возникшую погрешность. Таким образом, на выходе усилител  3 (т.е, на выходе устройства) имеетс  напр жение, пропорциональное потенциалу контролируемой поверхности , не завис щее от рассто ни  А и поступающее на вход измерительного прибора.

Функциональна  зависимость частоты генератора, а следовательно, и напр жени  на выходе частотного детектора 6 от рассто ни  А, т.е. Uq(A) определ етс  конкретным конctpyKTHBHbiM исполнением дополнительного двухэлектродного емкостного датчика 4 и емкостного монтажа частотнозадающих цепей генератора 5, Эта зависимость может быть получена экспериментальным путем по следующей методике , .

Щуп с датчиками устанавливают на минимальном рассто нии от контролируемой поверхности. Затем с помощью микрометрического винта щуп отвод т от поверхности. При этом стро т кривую зависимости ). Полученна  таким образом зависимость U(j(A) дл  изготовленного образца устройства в диапазоне измерений рассто ни  А от 0,1 до 1 мм удовлетворительно аппроксимируетс  логарифмической зависимостью UQ(A)K,lgA (где К - коэффициент пропорциональности). Поэтому в качестве нелинейного усилител  7 в устройстве применен антилогарифмический усилитель, позвол ющий получить на выходе линейно завис щее от рассто ни  А напр жение, Uj(A) (где Кг - Коэффициент пропорциональности), которое затем поступает на управл ющий вход усилител  3 и определ ет его коэффициент ) KjUjA) Kj-Kj-A (где Kj коэффициент пропорциональности),

В частном случае (без учета распрделенной емкости контролируемой поверхности ) напр жение, индуцируемое на емкостном датчике 1, а следовательно , и на выходе предварительного усилител  2, обратно пропорционально рассто нию А, т.е.

„„(Л.Г) . Ы-()

где Кл - коэффициент пропорциональности; Ua(t) - измер емое напр жение.

Таким образом, на выходе усилител  3 с переменным коэффициентом усилени  (на выходе устройства) имеетс  напр жение

, К,, (A)-U(A,t),IV(t), которое не зависит от рассто ни  At

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  бесконтактного измерени  переменного напр жени , содержащее первый емкостной датчик, соединенный с предусилителем, второй емкостной датчик, усилитель и измерительный прибор, о тличающее с   тем, что, с целью повышени  точности измерений, в него введены генератор переменного напр жени , частотный детектор и усилитель с переменным коэффициентом усилени , при этом второй емкостной датчик выполнен двухзлектродным и включен в цепь управлени  частотой генератора переменного напр жени , к выходу которого подключены последовательно соединенные частотный детектор и усилитель , который выполнен нелинейным, выход усилител  соединен с управл ющим входом усилител  с переменным коэффициентом усилени , сигнальный вход которого - соединен с выходом предусилител , а выход - с входом

   измерительного прибора.