Устройство для автоматического контроля параметров объектов

 

О П И С А Н И Е 259482

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сове Соеетокив

Социалистические

Реоптблик

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 13.Ч.1968 (№ 1241401/18-24) с присоединением заявки № =

Приоритет

Кл. 42m, 11/00

42m>, 15/46

Комитет по делам изобретений и открытий

tlpN Совете Миниотрое

СССР

МПК G 06f

G 061

УДК 681.326.74(088.8) Опубликовано 12.XII.1969. Бюллетень № 2 за 1970

Дата опубликования описания 8Л .1970

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

ПАРАМЕТРОВ ОБЪЕКТОВ

Данное изобретение относится к области автоматического контроля.

Известны устройства для контроля параметров объектов, содержащие частотные преобразователи аналог — код, программный блок, коммутатор, сравнивающее и кодирующее устройство. Недо татком известных устройств является большая погрешность от влияния внешних магнитных помех.

Предлагаемое устройство отличается тем, что оно содержит систему коррекции частоты, первый выход которой подсоединен к обмоткам средних колец Гельмгольца каждого частотного преобразователя, а второй выход— к обмотке внешних колец Гельмгольца рабочего частотного преобразователя выходы датчиков каждого частотного преобразователя подсоединены через схему сравнения ко входу системы коррекции частоты.

Это позволяет .получить квадратичное преобразование входных величин в частоту и расширить класс решаемых задач.

В основу принципа действия предлагаемого устройства положено свойство некоторых частотных датчиков, например камертонного типа или магнитометрического самогенерирующего датчика квантового типа (работающего на принципе оптической ориентации атомов) вызывать модуляцию э. д. с. на выходе с частотой, пропорциональной напряженности внешнего магнитного поля.

Эта зависимость, как известно, выражается формулой =АН+ВН., (1) где А и  — постоянные для данного рабочего

5 вещества коэффициенты.

Величина квадратичного члена ВН> в зависимости (1) не превышает при использовании в качестве рабочего вещества паров щелочных металлов 0,05% от значения выходной частоты f, что позволяет в пределах указанной точности считать частоту процесса на выходе квантового датчика линейной функцией напряженности внешнего магнитного поля.

Если создать в объеме частотного датчика напряженность магнитного поля Н,, вектор которой ортогонален вектору опорного поля Т, то суммарная напряженность в датчике будет равна T+AT (фиг. 1), где

ЬТ = / Т -+- Н,. (2)

Представляя значение ХТ в виде степенного ряда и используя первые члены этого разложения, с точностью до отброшенных членов ряда получим:

25 Нз Н

AT Т 1+ — Т = . (3)

Зависимость (3) позволяет;предложить усгройство, способное обеспечить квадратичное преобразование электрических параметров з частоту.

Авторы изобретения А. П. Лысенко, В. Б. Кудрявцев, Б. И. Румянцев, О. П. Хвостов и В. А. Прицепо

С учетом формулы (3) Н»

4f =-А, =а,Н „, А где а, = — — постоянный коэффициент

27 при данном значении опорного поля.

При близком расположении преобразователей друг к другу в функциональную зависимость (5) войдет дополнительный член — АЛН, учитывающий влияние магнитного поля Н, на напряженность поля в объеме датчика4,т. е.

Af А (Т-1-ЛТ) — А (Т+ЛН ) =А (ЛТ вЂ” ЛН ) (б) с учетом коэффициента взаимовлияния (а ) получим:

Я=а,Н (1 — а,) (7)

Из формулы (5) следует, что для увеличения чувствительности предлагаемого устройства необходимо уменьшить модуль вектора T.

Однако пределом, ограничивающим уменьшение опорного поля, может являться заданный диапазон изменения частоты Af при изменении поля Н„от 0 до Н, Кроме того, Т должно иметь такую величину, чтобы изменение опорного поля под влиянием магнитных помех не приводило к существенному увеличению погрешностей определения контролируемого параметра, превышающей допустимое значение.

Практически должно выполняться условие

T)) Н„. (8) Так как погрешность в зависимости (7) от влияния внешних магнитных полей, действующих по направлению поля Н„, будет более значительной, чем за счет помех по направлению вектора Т в силу соотношения (8) и квадратичной зависимости Л/ от Н,, то для повышения точности преобразования целесоооразно исключить влияние полей помех на величиЯ

На фиг. 2 изображено устройство, содер>кащее частотные преобразователи 1 и 2 типа аналог — код, на основе частотных датчиков

8 и 4, соединенных по дифференциальной схеме, каждый из которых снабжен магнитной системой, способной создавать опорное поле Т и ортогональное к нему поле Н,, пропорциональное преобразуемому параметру. Магнитная система выполнена в виде трех пар взаимно перпендикулярных колец Гельмгольца

5,6и7.

Магнитная система преобразователя 2 в рабочем режиме создает только опорное поле, равное по величине и направлению опорному полю преобразователя 1. При создании опорного поля и подаче в обмотку колец б контролируемого параметра с датчиков 8 и 4 поступают частоты fi и f переменной э. д. с., усиленные в усилителях 8 и 9, на сравнивающее устройство 10, где выделяется их разность, равная

Л/=f, f,=А(Т-1-ЛТ) AT=A T (4) ну модуля Н,. Для этого преобразователь снабжен, как и преобразователь 1, магнитной системой, способной при воздействии,преобразуемого параметра создавать поле, равное полю Н, по модулю, но противоположное по направлению.

В режиме самоконтроля от блока управления 11 подается команда на коммутатор 12 и сравнивающее устройсгво 10, которые сравнивают частоты, пропорциональные опорным,полям преооразователей и контроль условия f =fi — 4=0, (9) а также формируют сигнал, подаваемый на блок

15 18 системы коррекции частоты при Л ФО, который, осуществляя обратную связь по полю, обеспечивает подстройку частоты одного из преобразователей с тем, чтобы выполнялось условие (9).

Обратная связь по полю формируется сигналом на выходе системы коррекции частоты, подаваемым в дополнительную обмотку магнитной системы. С ее помощью обеспечивается выравнивание модулей корректируемых векторов. Для этого подают входное воздействие (после коррекции модулей T) на магнитные системы обоих преобразователей, создавая поля, ортогональные к Т. Выполнение условия (9) в этом случае будет свидетель30 ствовать об отсутствии действия помех ЛНр на величину Н, в преобразователях, т. е.

ЛНр 0 (фиг. 1)

При нарушении условия (9) на выходе блока 10 появится разносгь частот

Qf: (Т+ Й„+ ЛН+ ) — (Т-1-Й вЂ” ЛЙ-,). (10)

При воздействии помех типа вариаций магнитного поля Земли /ЛН+ /=/ЛН вЂ” / зависир мость (10) примет вид

Л/ = 2ЛН р. (11)

Наличие этой разности частот приведет изза влияния системы коррекции частоты к появлению сигналов в цепях обратных связей по

45 полю обоих преобразователей, обеспечивающих одновременное изменение их магнитных полей до тех пор,,пока не будет выполнено условие (9) .

В рассматриваемом устройстве в связи с

50 действием систем коррекции модуля вектора

Н, демпфируется изменение также и опорного поля Т за счет усреднения вариаций .по его направлению.

Предмет изобретения

Устройство для автоматического контроля параметров объектов, содержащее частотные преобразователи аналог — код, программный

60 блок, коммутатор, сравнивающее и кодирующее устройства, отличающееся тем, что, с целью получения квадратичного преобразования входных величин,в частоту и расширения класса решаемых задач, оно содержит систе65 му коррекции частоты, первый выход которой

259482

+ a+P

Ф а У

Т+ ч,, Фаг

Рие 7

Составитель А. А. Плащин

Редактор П. А. Вербова Техред 3. Н. Тараненко Корректоры: С. М. Сигал и О. И. Усова

Заказ 1348/13 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

1тодсоединен к обмоткам средних колец Гельмгольца каждого частотного преобразователя, а второй выход — к обмотке внешних колец

Гельмгольца рабочего частотного .преобразователя, выходы датчиков каждого частотного преобразователя, подсоединены через схему сравнения ко входу системы коррекции частоты.