Индуктивный датчик

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к преобразователям неэлектрических измеряемых параметров в электрические Целью изобретения является повышение точности измерения за счет повышения чувствительности индуктивного датчика Датчик содержит генератор 1 напряжения , балансный резистор 2, основную индуктивность 3, две выходные клеммы 4 и 5, измерительный блок 6 и отрицательный 2 импеданс индуктивности 7, содержащий операционный усилитель 8, два резистора 9 10 и переменную индуктивность II Генера тор 1 напряжения первым выводом чере балансный резистор 2 соединен с первым выводом основной индуктивности 3 и первой выходной клеммой 4 Второй вывод генератора 1 напряжения соединен с второй выходной клеммой 5, общим выводом опера ционного усилителя 8, первым выводом не ременной индуктивности II и является общей шиной датчика Измерительный блок (5 соединен с выходными клеммами, второй вывод основной индуктивности 3-е неинвертирующим входом усилителя 8 и первым выводом первого резистора 9, второй вывод которого соединен с первым выводом вто рого резистора 10 и выходом усилителя 8 Второй вывод второго резистора 10 соединен с инвертирующим входом усилителя 8 и вторым выводом переменной индуктивности II 1 ил S с/

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1629876 A 1 (51) 5 1 27 26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2 I ) 4413794/21 (22) 20.04.88 (46) 23.02.91. Бюл. № 7 (71) Винницкий политехнический институт (72) Н. А. Филинюк, А. И. Никольский, В. Г. Красиленко и В. И. Билык (53) 621.317 (088.8) (56) Туричин А. М. Электрические измерения неэлектрических величин. — Л.: Госэнергоиздат, 1959, с. 101, 117. (54) ИНДУКТИВНЫЙ ДАТЧИК, (57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к преобразователям неэлектрических измеряемых параметров в электрические. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет повышения чувствительности индуктивного датчика. Датчик содержит генератор 1 напряжения, балансный резистор 2, основную индуктивность 3, две выходные клеммы 4 и 5, измерительный блок 6 и отрицательный

2 и мпеда нс и ндуктив ности 7, содержа щи и операционный усилитель 8, два резистора 9, ! 0 и переменную индуктивность 11. Генера тор Iнапряжения первы,м выводом чере:. балансный резистор 2 соединен с первым выводом основной индуктивности 3 и первой выходной клеммой 4. Второй вывод генератора I напряжения соединен с второй выходной клеммой 5, общим выводом операционного усилителя 8, первым выводом переменной индуктивности !1 и является общей шиной датчика. Измерительный блок 6 соединен с выходными клеммами, второй вывод основной индуктивности 3 — с неинвертирующим входом усилителя 8 и первым выводом первого резистора 9, второй вывод которого соединен с первым выводом второго резистора 10 и выходом усилителя 8.

Второй вывод второго резистора !О соединен с инвертирующим входом усилителя 8 и вторым выводом переменной индуктивности 11. ! ил.

1629876 з

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к преобразователям неэлектрических измеряемых параметров в электрические параметры.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет повышения чувс1 5 вительности индуктивного датчика.

На чертеже представлена принципиальная схема индуктивного датчика.

Датчик содержит генератор 1 напряжения, балансный резистор 2, основную индуктивность 3, выходные клеммы 4 и 5, измерительный блок 6 и отрицательный импеданс 7 индуктивности, содержащий операционный усилитель (ОУ) 8, первый 9 и второй 10 резисторы и переменную индуктивность 11.

Генератор 1 напряжения первым выводом через балансный резистор 2 соединен с первым выходом основной индуктивности 3 и выходной клеммой 4, второй вывод генератора 1 напряжения соединен с выходной клеммой 5, общим выводом ОУ 8, первым 20 выводом переменной индуктивности 11 и является общей шиной датчика. Измерительный блок 6 соединен с выходными клеммами 4 и 5. Второй вывод основной индуктивности 3 соединен с неинвертирующим входом ОУ 8 и первым выводом резистора 9, второй вывод которого соединен с первым выводом резистора 10 и выходом ОУ 8, второй вывод резистора 10 соединен с инвертирующим входом ОУ 8 и вторым выводом переменной индуктивности 11. 30

Датчик работает следующим образом.

Балансный резистор 2 и основная индуктивность 3 с отрицательным импедансом 7 индуктивности образуют делитель напряжения, с которого снимается выходной сигнал через выходные клеммы 4 и 5 на измеритель- 35 ный блок 6.

Комплексное сопротивление на входных зажимах конвертора отрицательного сопротивления, нагруженного индуктивностью, равно

Zg„= — —, Rio где Rg — сопротивление резистора 9;

R i p — сопротивление рез истора 10.

Основная индуктивность 3 частично ком пенсируется отрицательным импедансом ин- 45 дуктивности 11 (конвертор отрицательного сопротивления, нагруженного индуктивнос-: тью), в результате чего повышается чувствительность индуктивного датчика. Устанавливают величину отрицательного импедансаиндуктивностью 11, выбирая этот импеданс 5р из соображений требуемой чувствительности преобразования.

Это можно показать следующим образом.

Для прототипа напряжение, снимаемое с выходных клемм 4 и 5, равно

Uã ° Z, 55

" Z +Z, (1) 4 где Uj- — напряжение генератора 1 напряжения;

Z, — комплексное сопротивление преобразователя на основной индуктивности 3;

Zz — балансное комплексное сопротивление.

Для преобразователя с отрицательным импедансом индуктивности это напряжение равно

UI.. (Z» — Z, ) (2)

2 +2 Z, где Z„„— отрицательный импеданс комплексного сопротивления.

Из выражений (1) и (2) можно вывести формулы для крутизны преобразования

dU Zg

dZ» Д+2») (3) сЫ/ Zs

dZ„(Z g+ Z„— Z, )

Разделив (4) на (3), получим формулу увеличения крутизны по сравнению с прототипом: д - («+Z )

К р (Zg + Z» Zop) т. е. при использовании отрицательного импеданса индуктивности увеличивается крутизна преобразования (чувствительность), и, следовательно, происходит повышение точности измерения неэлектрических параметров.

Формула изобретения

Индуктивный датчик, содержащий генератор напряжения, первый вывод которого соединен с первым выводом балансного резистора, а второй — с первой выходной клеммой, второй вывод балансного резистора соединен с первым выводом основной индуктивности и второй выходной клеммой, а выходные клеммы соединены с измерительным блоком, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет повышения чувствительности, в него введены отрицательный импеданс индуктивности, содержащий операционный усилитель, первый и второй резисторы и переменная индуктивность, причем первый вывод первого резистора соединен с вторым выводом основной индуктивности и неинвертирующим входом операционного усилителя, второй вывод первого резистора соединен с первым выводом второго резистора и выходом операционного усилителя, второй вывод второго резистора соединен с инвертирующим входом операционного усилителя и первым выводом переменной индуктивности, а второй вывод переменной индуктивности соединен с вторым выводом генератора напряжения и общим выводом операционного усилителя.