SU756313A1 - Measuring converter of active electric conductivity into voltage - Google Patents

Description

Изобретение относится к области приборостроения, а точнее к устройствам для измерения активной электрической проводимости ДВУХПОЛЮСНИКОВ 5 на высокой частоте, например активной проводимости емкостных первичных измерительных преобразователей. Устройство может· быть использовано в качестве промежуточного иэмери- |θ тельного преобразователя в автоматизированных измерительных системах в различных отраслях промышленности.The invention relates to the field of instrumentation, and more specifically to devices for measuring the active electrical conductivity of TWO-POLES 5 at a high frequency, for example, the active conductivity of capacitive primary transducers. The device can · be used as an intermediate measure of the | θ transducer in automated measurement systems in various industries.

Известен измерительный преобразователь активной проводимости двухполюсников на высокой частоте в сигнал напряжения постоянного тока, предназначенный для измерения активной проводимости первичного измерительного преобразователя [1] . Он выполнен на основе электронного автогенератора с параллельным колебательным контуром на выходе и диодным· выпрямителем напряжения, снимаемого с измеряемого двухполюсника.Known measuring transducer active conductivity of two-terminal at high frequency in the signal voltage of direct current, designed to measure the active conductivity of the primary transducer [1]. It is made on the basis of an electronic auto-oscillator with a parallel oscillatory circuit at the output and a diode-rectifier voltage, taken from the measured two-port network.

Недостаток его заключается в нелинейности зависимости выходного сигнала от измеряемой проводимости, что не удовлетворяет требованиям стандартов Государственной системы промышленных приборов.Its disadvantage lies in the nonlinearity of the dependence of the output signal on the measured conductivity, which does not meet the requirements of the standards of the State system of industrial devices.

Указанного недостатка в значительной степени лишен известный преобразователь, выполненный на основе генератора с шунтирующим диодом, который принят в качестве прототипа. Он содержит электронный автогенератор тока высокой частоты с параллельным колебательным БСК контуром на выходе, узел шунтирующего диода, ограничивающий положительную полуволну напряжения на контуре, нагрузку, через которую проходит постоянная составляющая тока шунтирующего диода, и резистор, включенный между нагрузкой и отрицательной шиной питания преобразователя.This disadvantage is largely devoid of the known converter, made on the basis of a generator with a shunt diode, which is adopted as a prototype. It contains an electronic high-frequency current auto-oscillator with a parallel oscillating BSK output circuit, a shunt diode assembly limiting the positive voltage half-wave on the circuit, the load through which the direct current component of the shunt diode passes, and a resistor connected between the load and the negative bus of the converter.

Один из элементов контура автогенеЮ ратора - конденсатор является первичным измерительным преобразователем, активная проводимость которого преобразуется в напряжение постоянного 25 тока на нагрузке. Узел шунтирующего диода состоит из диода, обычно импульсного,фил ьтрующего конденсатора для отвода переменкой составляющей тока на шину нулевого потенциала и источника опорного напряжения. Вы756313One of the elements of the autogenous circuit of the rator is the capacitor is the primary measuring transducer, the active conductivity of which is converted into a DC voltage of 25 current on the load. The shunt diode assembly consists of a diode, usually a pulsed filter capacitor, for diverting a current component to the zero potential bus and a reference voltage source. You756313

33

ходное напряжение преобразователяconverter drive voltage

оказывается прямо пропорциональноturns out to be directly proportional

измеряемой проводимости [2^.measured conductivity [2 ^.

Однако, как показала экспериментальная проверка, эта зависимость у известного преобразователя линейна только при малых значениях проводимости. Причиной нелинейности является изменение формы импульсов тока, проходящих через диод при больших проводимостях. Кроме того, параметры преобразователя сильно зависят от температуры окружающей среды.However, as shown by experimental verification, this dependence on a known transducer is linear only for small values of conductivity. The cause of the nonlinearity is a change in the shape of current pulses passing through the diode at high conductivities. In addition, the converter parameters are highly dependent on the ambient temperature.

Целью изобретения является улучшение линейности функции преобразования и снижение влияния¹ температуры окружающей среды.The aim of the invention is to improve the linearity of the conversion function and reduce the influence of ¹ ambient temperature.

Цель достигается тем, что, в измерительный преобразователь ак'тивной электрической проводимости в напряжение постоянного тока, содержащий автогенератор тока высокой частоты с параллельным колебательным ШК" -контуром на выходе, основной узел шунтирующего диода и нагрузку, соединенную с выходом основного узла шунтирующего диода, введен дополнительный узел шунтирующего диода, который включен встречно с основным узлом шунтирующего диода.The goal is achieved by the fact that, in a measuring transducer of active electrical conductivity into direct voltage, containing a high-frequency current auto-oscillator with parallel oscillating QH "output circuit, the main node of the shunt diode and the load connected to the output of the main unit of the shunt diode, additional node shunt diode, which is connected in opposite with the main node shunt diode.

Преобразователь снабжен функциональным усилителем постоянного тока, вход которого подключен к выходу дополнительного узла шунтирующего диода,, а выход - к выходу основного узла шунтирующего диода.The converter is equipped with a functional DC amplifier, the input of which is connected to the output of the additional shunt diode unit, and the output to the output of the main shunt diode unit.

На фиг. 1 изображена упрощенная принципиальная электрическая схема преобразователя, на фиг. 2 показан график зависимостей выходного напряжения преобразователя, основного и корректирующего сигналов от измеряемой проводимости, полученных на работе экспериментального образца предложенного преобразователя. ,FIG. 1 shows a simplified circuit diagram of a converter; FIG. 2 shows a plot of the output voltage of the converter, the main and correcting signals from the measured conductivity, obtained from the work of an experimental sample of the proposed converter. ,

Преобразователь состоит из электронного автогенератора тока высокой частоты 1 с параллельным колебательным !_ С К -контуром 2 на выходе, один из элементов которого, например конденсатор, является первичным измерительным преобразователем основного узла 3 шунтирующего диода, включающего в себя диод 4, конденсатор 5 иThe converter consists of an electronic high-frequency current auto-oscillator 1 with a parallel oscillatory! _ C K-loop 2 at the output, one of the elements of which, for example, a capacitor, is the primary measuring transducer of the main node 3 of a shunt diode including a diode 4, a capacitor 5 and

источник опорного напряжения б, дополнительного узла 7 шунтирующего диода, функционального усилителя постоянного тока 8, нагрузки 9, резисторов 10, 11, 12, источников питания и Е₂Работает преобразователь следующим образом.reference voltage source b, auxiliary node 7 of a shunt diode, a functional DC amplifier 8, a load 9, resistors 10, 11, 12, power supplies and E _{2 The} converter works as follows.

Основной узел 3 шунтирующего диода ограничивает положительную полуволну напряжения на контуре 2, а дополнительный 7 - отрицательную. Выхода основного узла шунтирующего диода и усилителя 8 подключены к нагрузке 9 преобразователя, напряжение на которой является выход* ным сигналом преобразователя.The main node 3 of the shunt diode limits the positive half-wave voltage on the circuit 2, and an additional 7 - negative. The outputs of the main node of the shunt diode and amplifier 8 are connected to the load 9 of the converter, the voltage on which is the output * of the converter signal.

10ten

1515

2020

2525

30thirty

3535

4040

4545

50.50.

5555

6060

6565

4.four.

Переменный*ток постоянной сиЛы от автогенератора 1 проходит через контур 2 и узлы шунтирующих диодов, причем при положительной полуволне - через основной 3, а при отрицательной - через дополнительный 7. Выпрямленные диодами токи проходят через нагрузку 9 и резистор 11. Токи диодов в них при нулевом значении измеряемой проводимости компенсируются противотоками, подводимыми от источников· питания и Е₂ . через резисторы 10 и 12, так что напряжение на нагрузке 9 и резисторе 11 равны нулю. При увеличении активной проводимости первичного измерительного преобразователя доля переменного тока, проходящего через контур 2, увеличивается, поэтому токи на выходах узлов шунтирующих диодов ровно ца столько же уменьшаются, вследствие чего баланс токов в нагрузке 9 и резисторе 11 нарушается и на них возникает напряжение, почти прямо пропорциональное измеряемой проводимости (см. кривую А на фиг. 2). Напряжение с резистора 11 преобразуется усилителем 8 в постоянный ток, который проходит через нагрузку 9 и создает на ней дополнительное корректирующее напряжение. Зависимость этого напряжения от проводимости показана на фиг. 2 кривой Б.The alternating * current of the constant power from the auto-oscillator 1 passes through circuit 2 and nodes of the shunt diodes, and with a positive half-wave through the main 3, and with a negative half through an additional 7. The currents rectified by the diodes pass through the load 9 and resistor 11. the zero value of the measured conductivity is compensated by countercurrents supplied from the power sources and E ₂ . through the resistors 10 and 12, so that the voltage on the load 9 and the resistor 11 is equal to zero. With an increase in the active conductivity of the primary measuring transducer, the proportion of alternating current passing through circuit 2 increases, so the currents at the outputs of the shunt diode nodes decrease exactly the same, resulting in a balance of currents in the load 9 and resistor 11 and the voltage on them appears almost directly proportional to the measured conductivity (see curve A in Fig. 2). The voltage from the resistor 11 is converted by the amplifier 8 into a direct current that passes through the load 9 and creates an additional correction voltage on it. The dependence of this voltage on conductivity is shown in FIG. 2 curve B.

Использование дополнительного узла шунтирующего диода улучшает линейность функции преобразования основного узла шунтирующего диода за счет повышения коэффициента прямоугольности напряжения на контуре и термостабильность автогенератора за счет улучшения симметричности полуволн напряжений и снятия перенапряжений на активном элементе автогенера-тора. Дополнительный функциональный усилитель постоянного тока устраняет остаточную нелинейность градуировочной характеристики преобразователя.The use of an additional shunt diode assembly improves the linearity of the conversion function of the main shunt diode assembly by increasing the squareness ratio of the voltage on the circuit and the thermal stability of the autogenerator by improving the symmetry of the half-wave voltage and removing the overvoltage on the active element of the autogenerator. An additional functional DC amplifier eliminates the residual nonlinearity of the calibration characteristics of the converter.

Claims (2)

Формула изобретенияClaim 1. Измерительный преобразователь активной электрической проводимости1. Measuring transducer active electrical conductivity в напряжение постоянного тока, содержащий автогенератор тока высокой частоты с параллельным колебательным ЕСК -контуром на выходе, основной узел шунтирующего диода и нагрузку, соединенную с выходом основного узла шунтирующего диода, о т л и ч а .ю-. щий с 'я тем, что, с целью улучшения линейности функции преобразования и снижения влияния температуры окружающей среды, в него введен дополнительный узел шунтирующего диода, который включен.Встречно с основным узлом шунтирующего диода.into a DC voltage containing a high-frequency current oscillator with a parallel oscillating ESK-circuit at the output, the main node of the shunt diode and the load connected to the output of the main node of the shunt diode, o tl and h. This is due to the fact that, in order to improve the linearity of the conversion function and reduce the influence of the ambient temperature, an additional node of the shunt diode is inserted into it, which is included. All the same with the main node of the shunt diode. 2. Измерительный преобразователь поп. 1, отличающийся тем, что он снабжен функциональным усилителем постоянного тока, вход которого подключен к выходу дополнительного узла шунтирующего диода,2. Measuring transducer pop. 1, characterized in that it is equipped with a functional DC amplifier, the input of which is connected to the output of the additional shunt diode assembly, 5 7563135 756313 а выход - к выходу основного узла шунтирующего диода.and the output is to the output of the main node of the shunt diode.