Высокочувствительный преобразователь емкости в частоту

Авторы патента:

G01R27/26 - для измерения индуктивности и(или) емкости; для измерения добротности, например резонансным способом; для измерения коэффициента потерь; для измерения диэлектрических постоянных

Владельцы патента RU 2602493:

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) (RU)

Изобретение относится к цифровой измерительной технике, а именно к устройствам преобразования емкости в частоту, и может быть использовано в устройствах первичной обработки информации емкостных преобразователей микромеханических гироскопов и акселерометров. Высокочувствительный преобразователь емкости в частоту содержит измеряемую емкость, образцовый конденсатор, генератор опорной частоты, счетчик импульсов. Также введены генератор прямоугольных импульсов, в частотозадающую цепь которого включены образцовый конденсатор и параллельно ему измеряемая емкость, второй образцовый конденсатор, второй генератор прямоугольных импульсов, в частотозадающую цепь которого включен второй образцовый конденсатор, логический элемент 2И-НЕ, логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, логический элемент 2ИЛИ-НЕ, логический элемент НЕ, второй счетчик импульсов, асинхронный RS-триггер, выход которого является выходной шиной устройства, причем образцовые конденсаторы имеют равные емкости. Технический результат заключается в увеличении чувствительности и снижении погрешности преобразования измеряемой емкости в частоту. 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к цифровой измерительной технике, а именно к устройствам преобразования емкости в частоту, и может быть использовано в устройствах первичной обработки информации емкостных преобразователей микро- и наномеханических гироскопов и акселерометров.

Функциональным аналогом заявляемого изобретения является преобразователь емкости в частоту [Суетин В.Я. Цифровые измерительные приборы. - М.: Радио и связь, 1984. - 80 с.; рис. 22, с. 36], содержащий измеряемую емкость, образцовый конденсатор, усилитель постоянного тока, инвертирующий вход которого соединен с первым выводом образцового конденсатора и с первым выводом измеряемой емкости, а выход - со вторым выводом образцового конденсатора, зарядовый усилитель, вход которого соединен с выходом усилителя постоянного тока, делитель напряжения, компаратор, первый вход которого соединен с выходом зарядового усилителя, а второй вход - с выходом делителя напряжения, формирователь прямоугольных импульсов, вход которого соединен с выходом компаратора, а выход является выходной шиной устройства и при этом соединен со входом делителя напряжения и со вторым выводом измеряемой емкости.

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются измеряемая емкость и образцовый конденсатор.

Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются низкая чувствительность, высокая погрешность преобразования емкости в частоту, обусловленные влиянием паразитной емкости входной цепи и суммарным влиянием коэффициентов нестабильности образцового конденсатора, усилителя постоянного тока, зарядового усилителя, делителя напряжения и компаратора, а также высокая чувствительность к шумам усилителя постоянного тока и зарядового усилителя.

Аналогом заявляемого изобретения является преобразователь емкости во временной интервал [Суетин В.Я. Цифровые измерительные приборы. - М.: Радио и связь, 1984. - 80 с.; рис. 12,б, с. 23], содержащий измеряемую емкость, генератор опорной частоты, логический элемент 2И-НЕ, первый вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, счетчик импульсов, вход которого соединен с выходом логического элемента 2И-НЕ, а выход является выходной шиной устройства, источник стабильного тока, к выходу которого подключается измеряемая емкость, повторитель с высоким входным сопротивлением, вход которого соединен с выходом источника стабильного тока и измеряемой емкостью, источник опорного напряжения, компаратор, первый вход которого соединен с выходом повторителя с высоким входным сопротивлением, второй вход - с выходом источника опорного напряжения, а выход - со вторым входом логического элемента 2И-НЕ.

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются измеряемая емкость, генератор опорной частоты, логический элемент 2И-НЕ, счетчик импульсов, вход которого соединен с выходом логического элемента 2И-НЕ.

Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются низкая чувствительность и высокая погрешность преобразования емкости во временной интервал, обусловленные влиянием паразитной емкости входной цепи и суммарным влиянием коэффициентов нестабильности источника стабильного тока, источника опорного напряжения и генератора опорной частоты.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является преобразователь емкости в частоту [Пат. SU 1628013 А1, Союз Советских Социалистических Республик. Гутников B.C., Соловьев А.Л. «Преобразователь емкости в частоту», 1991, фиг. 1], содержащий измеряемую емкость, образцовый конденсатор, генератор опорной частоты, счетчик импульсов, источник опорного напряжения, электронный ключ, первый информационный вход которого соединен с источником опорного напряжения, второй информационный вход - с шиной нулевого потенциала, а выход - с первым выводом измеряемой емкости, управляемый детектор, управляющие входы которого соединены с выходами счетчика импульсов, второй электронный ключ, первый информационный вход которого соединен с источником опорного напряжения, второй информационный вход - с шиной нулевого потенциала, а выход - с первым выводом образцового конденсатора, зарядовый усилитель, вход которого соединен со вторым выводом образцового конденсатора и вторым выводом измеряемой емкости, а выход - с информационным входом управляемого детектора, фазовращатель, вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, первый выход - с управляющим входом электронного ключа, а второй выход - с управляющим входом второго электронного ключа, D-триггер, информационный вход которого соединен с выходом управляемого детектора, вход синхронизации - с первым выходом фазовращателя, а выход является выходной шиной устройства.

Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются измеряемая емкость, образцовый конденсатор, генератор опорной частоты, счетчик импульсов.

Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются низкая чувствительность, высокая погрешность преобразования емкости в частоту, обусловленные влиянием паразитной емкости входной цепи и суммарным влиянием коэффициентов нестабильности образцового конденсатора, источника опорного напряжения, генератора опорной частоты и зарядового усилителя, а также высокая чувствительность к шумам зарядового усилителя.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение чувствительности, снижение погрешности преобразования измеряемой емкости в частоту и снижение чувствительности к шумам.

Для достижения необходимого технического результата в высокочувствительный преобразователь емкости в частоту, содержащий измеряемую емкость, образцовый конденсатор, генератор опорной частоты, счетчик импульсов, введены генератор прямоугольных импульсов, в частотозадающую цепь которого включены образцовый конденсатор и параллельно ему измеряемая емкость, второй образцовый конденсатор, второй генератор прямоугольных импульсов, в частотозадающую цепь которого включен второй образцовый конденсатор, логический элемент 2И-НЕ, первый вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов, второй вход - с выходом второго генератора прямоугольных импульсов, а выход - со вторым входом логического элемента 2И-НЕ, логический элемент 2ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с выходом логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а второй вход - с выходом генератора опорной частоты, логический элемент НЕ, вход которого соединен с выходом логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй счетчик импульсов, счетный вход которого соединен с выходом логического элемента 2ИЛИ-НЕ, а вход сброса в начальное состояние - с выходом логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, асинхронный RS-триггер, первый вход которого соединен с выходом старшего разряда счетчика импульсов, второй вход - с выходом старшего разряда второго счетчика импульсов, а выход является выходной шиной устройства, причем образцовые конденсаторы имеют равные емкости, счетный вход счетчика импульсов соединен с выходом логического элемента 2И-НЕ, а вход сброса в начальное состояние счетчика импульсов - с выходом логического элемента НЕ.

Сравнивая предлагаемое устройство с прототипом, видим, что оно содержит новые признаки, то есть соответствует критерию новизны. Проводя сравнение с аналогами, приходим к выводу, что предлагаемое устройство соответствует критерию «существенные отличия», так как в аналогах не обнаружены предъявляемые новые признаки. Получен положительный эффект, заключающийся в увеличении чувствительности, снижении погрешности преобразования измеряемой емкости в частоту и снижении чувствительности к шумам.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого высокочувствительного преобразователя емкости в частоту. На фиг. 2 приведены временные диаграммы предлагаемого высокочувствительного преобразователя емкости в частоту.

Высокочувствительный преобразователь емкости в частоту содержит измеряемую емкость C_X, образцовый конденсатор G₁, генератор прямоугольных импульсов 1, в частотозадающую цепь которого включены образцовый конденсатор С₁ и параллельно ему измеряемая емкость C_X, второй образцовый конденсатор С₂=С₁, второй генератор прямоугольных импульсов 2, в частотозадающую цепь которого включен второй образцовый конденсатор С₂, генератор опорной частоты 3, логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4, первый вход которого соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов 1, а второй вход - с выходом второго генератора прямоугольных импульсов 2, логический элемент 2И-НЕ 5, первый вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты 3, а второй вход - с выходом логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4, логический элемент 2ИЛИ-НЕ 6, первый вход которого соединен с выходом логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4, а второй вход - с выходом генератора опорной частоты 3, логический элемент НЕ 7, вход которого соединен с выходом логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4, счетчик импульсов 8, счетный вход которого соединен с выходом логического элемента 2И-НЕ 5, а вход сброса в начальное состояние - с выходом логического элемента НЕ 7, второй счетчик импульсов 9, счетный вход которого соединен с выходом логического элемента 2ИЛИ-НЕ 6, а вход сброса в начальное состояние - с выходом логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4, асинхронный RS-триггер 10, первый вход которого соединен с выходом старшего разряда счетчика импульсов 8, второй вход - с выходом старшего разряда второго счетчика импульсов 9, а выход является выходной шиной устройства.

Работает устройство следующим образом.

При подаче на элементы устройства напряжения питания на выходе генератора прямоугольных импульсов 1, в частотозадающую цепь которого включен образцовый конденсатор С₁ и параллельно ему измеряемая емкость C_X<<С₁, появятся прямоугольные импульсы с частотой следования и со скважностью S=2 (фиг. 2,а), на выходе второго генератора прямоугольных импульсов 2, в частотозадающую цепь которого включен второй образцовый конденсатор С₂=С₁, появятся прямоугольные импульсы с частотой следования и со скважностью S=2 (фиг. 2,б), на выходе генератора опорной частоты 3 появятся прямоугольные импульсы с частотой следования и со скважностью S=2 (фиг. 2,в).

Выходные прямоугольные импульсы генераторов 1 и 2 подаются соответственно на первый и второй входы логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4, в результате чего на выходе логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 появится последовательность прямоугольных импульсов (фиг. 2,г), скважность которых будет периодически изменяться во времени с частотой пропорциональной измеряемой емкости C_X:

Учитывая, что C_X<<С₁, выражение для разностной частоты может быть представлено в виде:

Импульсы с изменяющейся во времени скважностью с выхода логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 (фиг. 2,г) поступают на первый вход логического элемента 2ИЛИ-НЕ 6 и на второй вход логического элемента 2И-НЕ 5. При этом на второй вход логического элемента 2ИЛИ-НЕ 6 и на первый вход логического элемента 2И-НЕ 5 поступают прямоугольные импульсы с генератора опорной частоты 3 (фиг. 2,в) с частотой следования В результате на выходе логического элемента 2И-НЕ 5 формируются серии импульсов с частотой (фиг. 2,д) с числом импульсов в каждой серии, пропорциональным длительности выходных импульсов логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4, а на выходе логического элемента 2ИЛИ-НЕ 6 формируются серии импульсов с частотой (фиг. 2,е) с числом импульсов в каждой серии, пропорциональным длительности интервалов между выходными импульсами логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4.

Серии выходных импульсов логического элемента 2И-НЕ 5 (фиг. 2,д) поступают на счетный вход счетчика импульсов 8. При этом на вход сброса в начальное состояние счетчика импульсов 8 поступают импульсы с выхода логического элемента НЕ 7 (фиг. 2,ж), вход которого соединен с выходом логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4. В результате при установлении на выходе логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 низкого уровня напряжения логического нуля и, соответственно, на выходе логического элемента НЕ 7 - высокого уровня логической единицы счетчик импульсов 8 устанавливается в исходное нулевое состояние, а при установлении на выходе логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 высокого уровня напряжения логической единицы и соответственно на выходе логического элемента НЕ 7 - низкого уровня логического нуля счетчик импульсов 8 наращивает свое состояние по поступлению на его счетный вход очередной серии импульсов с выхода логического элемента 2И-НЕ 5 (фиг. 2,д).

Разрядность R счетчиков импульсов 8 и 9 определяет соотношение частот второго генератора импульсов 2 и генератора опорной частоты следующим образом:

Если в очередной серии импульсов, поступающих с выхода логического элемента 2И-НЕ 5, число импульсов превысит 2^R-l, где R - разрядность счетчика импульсов 8, на выходе старшего разряда счетчика 8 появляется высокий уровень логической единицы (фиг. 2,з). В результате импульсы на выходе старшего разряда счетчика 8 (фиг. 2,з) появляются при появлении более длительных импульсов на выходе логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 (фиг. 2,г).

Серии выходных импульсов логического элемента 2ИЛИ-НЕ 6 (фиг. 2,е) поступают на счетный вход второго счетчика импульсов 9. При этом на вход сброса в начальное состояние второго счетчика импульсов 9 поступают импульсы с выхода логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 (фиг. 2,г). В результате при установлении на выходе логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 высокого уровня напряжения логической единицы второй счетчик импульсов 9 устанавливается в исходное нулевое состояние, а при установлении на выходе логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 низкого уровня напряжения логического нуля второй счетчик импульсов 9 наращивает свое состояние по поступлению на его счетный вход очередной серии импульсов с выхода логического элемента 2ИЛИ-НЕ 6 (фиг. 2,е).

Если в очередной серии импульсов, поступающих с выхода логического элемента 2ИЛИ-НЕ 6, число импульсов превысит 2^R-1, где R - разрядность второго счетчика импульсов 9, на выходе старшего разряда счетчика 9 появляется высокий уровень логической единицы (фиг. 2,и). В результате импульсы на выходе старшего разряда счетчика 9 (фиг. 2,и) появляются при появлении более длительных интервалов между импульсами на выходе логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 (фиг. 2,г).

Поскольку импульсы на выходе старшего разряда счетчика 8 (фиг. 2,з) появляются при появлении более длительных импульсов на выходе логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 (фиг. 2,г), а импульсы на выходе старшего разряда счетчика 9 (фиг. 2,и) появляются при появлении более длительных интервалов между импульсами на выходе логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 (фиг. 2,г), серии импульсов на выходах старших разрядов счетчиков 8 и 9 оказываются разнесенными во времени (фиг. 2,з, и) и поступление этих импульсов соответственно на первый и второй входы RS-триггера 10, на выходе триггера, являющемся выходной шиной устройства, будут формироваться прямоугольные импульсы, частота следования которых будет равна разностной частоте пропорциональной измеряемой емкости C_X.

Использование в преобразователе емкости в частоту только элементов двухуровневой логики обеспечивает нечувствительность устройства к шумам. Допустимый уровень шума определяется разностью между минимально допустимым уровнем напряжения логической единицы и максимально допустимым уровнем напряжения логического нуля.

Использование разностного принципа формирования выходного сигнала устройства в виде прямоугольных импульсов с частотой следования

обеспечивает чувствительность, определяемую как

В результате уменьшение емкости С₁ образцовых конденсаторов обеспечивает квадратичное увеличение чувствительности устройства, а нечувствительность к шумам, обусловленная использованием только элементов двухуровневой логики, позволяет значительно уменьшить пороговое значение измеряемой емкости.

Использование двух идентичных генераторов прямоугольных импульсов с одинаковыми образцовыми конденсаторами и разностный принцип формирования выходного сигнала обеспечивают высокую стабильность работы устройства при воздействии дестабилизирующих факторов. Например, коэффициент температурной нестабильности генераторов прямоугольных импульсов определяется выражением

где Т - температура. При этом коэффициент температурной нестабильности выходной (разностной) частоты может быть выражен как

то есть будет в C_X/С₁ раз меньше коэффициентов температурной нестабильности генераторов. Данная особенность обеспечит снижение погрешности преобразования емкости в частоту, обусловленную различными факторами нестабильности отдельных элементов устройства.

Положительный эффект, заключающийся в увеличении чувствительности, снижении погрешности преобразования измеряемой емкости в частоту и снижении чувствительности к шумам, получен за счет введения перечисленных выше новых признаков, не определяется конкретной технологией реализации устройства и обеспечивает возможность и эффективность использования высокочувствительного преобразователя емкости в частоту в устройствах первичной обработки информации емкостных преобразователей микро- и наномеханических гироскопов и акселерометров.

Высокочувствительный преобразователь емкости в частоту, содержащий измеряемую емкость, образцовый конденсатор, генератор опорной частоты, счетчик импульсов, отличающийся тем, что в него введены генератор прямоугольных импульсов, в частотозадающую цепь которого включены образцовый конденсатор и параллельно ему измеряемая емкость, второй образцовый конденсатор, второй генератор прямоугольных импульсов, в частотозадающую цепь которого включен второй образцовый конденсатор, логический элемент 2И-НЕ, первый вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов, второй вход - с выходом второго генератора прямоугольных импульсов, а выход - со вторым входом логического элемента 2И-НЕ, логический элемент 2ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с выходом логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а второй вход - с выходом генератора опорной частоты, логический элемент НЕ, вход которого соединен с выходом логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй счетчик импульсов, счетный вход которого соединен с выходом логического элемента 2ИЛИ-НЕ, а вход сброса в начальное состояние - с выходом логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, асинхронный RS-триггер, первый вход которого соединен с выходом старшего разряда счетчика импульсов, второй вход - с выходом старшего разряда второго счетчика импульсов, а выход является выходной шиной устройства, причем образцовые конденсаторы имеют равные емкости, счетный вход счетчика импульсов соединен с выходом логического элемента 2И-НЕ, а вход сброса в начальное состояние счетчика импульсов - с выходом логического элемента НЕ.

Изобретение относится к СВЧ-технике и может быть использовано для определения электрофизических параметров и неоднородностей диэлектрических покрытий на поверхности металла.

Способ измерения постоянной времени саморазряда конденсаторов // 2594376

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в различных областях промышленности, в частности, в приборостроении, с целью измерения постоянной времени саморазряда конденсаторов.

Устройство измерения остаточной электрической емкости химического источника тока // 2594334

Устройство измерения остаточной емкости химического источника тока относится к области измерительной техники и может использоваться для перманентного контроля аккумуляторной батареи или химического источника тока (ХИТ) которые используются в автомобилях, электромобилях, складских электрокарах и в других бытовых и промышленных приборах, для которых источником энергии служит ХИТ, что позволит предотвратить непредвиденный выход ХИТ из строя. Новым в устройстве измерения остаточной емкости ХИТ является разделение устройства на два блока и упрощение конструкции, таким образом, что в первом блоке содержится конденсатор с ключом заряда который жестко крепиться как можно ближе к клеммам ХИТ для наименьшей длинны подводящих проводов, во втором блоке располагаются остальные компоненты устройства с индикатором, на который будет выводиться информация об остаточной емкости ХИТ. Устройство измерения остаточной емкости ХИТ состоит из конденсатора известной емкости, электронных управляемых ключей заряда и разряда, устройства выборки-хранения, делителя напряжения, микроконтроллера, пульта управления, фильтра нижних частот, индикатора на который выводиться остаточная емкость ХИТ.

Способ и устройство измерения электрической емкости // 2593818

Изобретение относится к области измерения электрических величин, а именно к измерению электрической емкости. Способ измерения электрической емкости заключается в измерении отношения напряжений на последовательно соединенных эталонной и измеряемой емкостях, заряжаемых от источника постоянного напряжения.

Система и способ реконструкции с использованием "мягкого поля" // 2590321

Использование: для оценки свойств исследуемых областей, с использованием «мягкого поля». Сущность изобретения заключается в том, что способ включает: получение информации о приложенных входных сигналах и измеренных выходных сигналах для возбуждаемого объекта с использованием множества преобразователей; формирование матрицы полной проводимости на основе упомянутой информации о приложенных входных сигналах и измеренных выходных сигналах; определение множества моментов с использованием упомянутой матрицы полной проводимости и вычисление распределения свойств возбуждаемого объекта с использованием упомянутого множества моментов.

Измерительный преобразователь емкость-напряжение // 2589771

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для построения средств измерения физических величин с помощью емкостных датчиков. Измерительный преобразователь емкость-напряжение содержит емкостный датчик, переходной конденсатор, источник опорного напряжения, генератор импульсов, масштабный преобразователь, первый двухпозиционный переключатель, первый операционный усилитель с конденсатором в цепи обратной связи, опорный конденсатор, второй операционный усилитель с накопительным конденсатором в цепи обратной связи, второй двухпозиционный переключатель.

Микроконтроллерное устройство диагностики межвитковой изоляции обмотки электродвигателя с функцией мегомметра // 2589762

Изобретение относится к электроизмерительной техник, в частности к устройствам для контроля качества изоляции, характеризуемого ее пробивным напряжением, и может быть использовано в средствах для диагностики состояния изоляции асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

Влагомер - диэлькометр (варианты) // 2585255

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения диэлектрической проницаемости и влажности материалов при помощи устройства влагомер-диэлькометр, которое содержит электронный блок, измерительную ячейку и первичный преобразователь, представляющий собой отрезок длинной линии, образованный металлическим прутком и металлическим основанием, при этом измерительная ячейка конструктивно совмещена с первичным преобразователем и содержит детектор, подключенный непосредственно к входу первичного преобразователя.

Способы, системы и устройства для индикации и измерения напряженности электрического поля земли // 2584716

Изобретение относится к измерению потенциала земли. Способ измерения электрического потенциала земли, включающий этапы: размещения измерительной пластины в непосредственной близости от земли, но с обеспечением электрохимического разделения указанной пластины и земли при помощи барьера, причем измерительная пластина имеет оперативную емкостную связь с землей; измерения электрического потенциала земли при помощи измерительной пластины; подачи первого сигнала, представляющего потенциал, измеренный измерительной пластиной, на усилитель, содержащий по меньшей мере один каскад; и сравнения потенциала, измеренного измерительной пластиной, с опорным напряжением.

Способ измерения погонной емкости одножильного электрического провода // 2578658

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерениям погонной емкости одножильного электрического провода в процессе его производства. Способ заключается в создании гармонического электрического поля между участком поверхности изоляции провода и заземленной электропроводящей жилой посредством помещенного в воду трубчатого измерительного преобразователя, через который перемещают контролируемый провод, с измерительным и двумя обеспечивающими однородность электрического поля на его краях дополнительными защитными электродами, измерении при известных амплитуде и частоте приложенного к электродам гармонического напряжения силы тока, протекающего через измерительный электрод, и суммарной силы тока, протекающего через все электроды измерительного преобразователя, и определении значения погонной емкости по формуле: где Ix - сила тока, протекающего через измерительный электрод; I1 - суммарная сила тока, протекающего через все электроды измерительного преобразователя; С0(I1) и k(I1) - экспериментально определенные функции тока I1.

Применение способа измерения rlc-параметров по патенту ru 2100813 в устройствах, имеющих сенсорную панель или экран // 2602744

Изобретение относится к сенсорной технике и может найти применение в сенсорных экранах, сенсорных панелях и других устройствах, где необходимо указывать координаты выбранных мест на экране и отслеживать эти координаты или выбранные графические элементы. На резистивно-емкостную цепь, емкостный элемент которой расположен в сенсорной матрице панели или экрана, подают возмущающее напряжение, изменяющееся в функции времени, имеющей по меньшей мере одну пару идентичных участков, каждый из которых содержит два линейных измерительных участка с нулевой крутизной и два возмущающих участка, одновременно формируют соответствующее паре опорное напряжение, изменяющееся в функции времени, имеющей линейные опорные участки с нулевой крутизной, каждый из которых определен в течение времени соответствующего линейного измерительного участка пары. Напряжение на элементе резистивно-емкостной цепи в рамках интервалов времени первого и второго линейных измерительных участков пары сравнивают с опорным напряжением. При этом между моментами равенства напряжений формируют интервал времени, затем эти напряжения сравнивают в рамках интервалов времени третьего и четвертого линейных измерительных участков пары. При этом формируют второй интервал времени, определенный между моментами равенства сравниваемых напряжений, для сформированных интервалов времени или их эквивалентов находят разность, которую используют для определения указанных координат. Технический результат заключается в уменьшении электропотребления устройств, имеющих емкостную сенсорную панель или экран. 9 ил.

Микроконтроллерный измерительный преобразователь для резистивных и емкостных датчиков с передачей результата преобразования по радиоканалу // 2603937

Изобретение относится измерительным информационным системам, в частности к системам для измерения емкости и сопротивления и может быть использовано для измерения неэлектрических величин резистивными и емкостными датчиками в беспроводных системах контроля и управления. Микроконтроллерный измерительный преобразователь для резистивных и емкостных датчиков с передачей результата преобразования по радиоканалу содержит микроконтроллер 1, образцовый резистор 2 (Ro), емкостный датчик 3 (Cx), резистивный датчик 4 (Rx), образцовый конденсатор 5 (Co), первый резистор 6 и второй резистор 7 резистивного делителя напряжения, радиопередатчик 8 с двухуровневой амплитудной манипуляцией. Первые выводы образцового резистора 2, резистивного датчика 4, емкостного датчика 3 и образцового конденсатора 5 подключены к первому входу аналогового компаратора (на фиг. аналоговый компаратор не показан) микроконтроллера 1, первые выводы резисторов 6 и 7 подключены к второму входу аналогового компаратора микроконтроллера 1. Вторые выводы образцового резистора 2, емкостного датчика 3, резистивного датчика 4, образцового конденсатора 5, резистора 6 и резистора 7 подключены, соответственно, к первому, второму, третьему, четвертому, пятому и шестому дискретным выходам микроконтроллера 1. Выход широтно-импульсного модулятора микроконтроллера 1 подключен к модулирующему входу радиопередатчика 8. Седьмой дискретный выход микроконтроллера 1 подключен к выводу питания радиопередатчика 8, общий вывод радиопередатчика 8 подключен к общему выводу микроконтроллера 1. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей. 1 ил.

Бесконтактный переключатель с запоминанием чувствительности и способ запоминания чувствительности // 2605916

Изобретение относится к бесконтактным переключателям. Технический результат заключается в улучшении управления чувствительностью бесконтактных переключателей. Бесконтактный переключатель содержит схему управления, которая позволяет полю сенсорной активации определять активацию переключателя пользователем за счет сравнения значения поля сенсорной активации с пороговым значением. Кроме того, бесконтактный переключатель включает в себя схему распознавания чувствительности пользователя на основе активации пользователем датчика и схему регулирования чувствительности одного или нескольких бесконтактных переключателей. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 11 ил.

Способ диагностирования технического состояния фильтрующего элемента гидросистемы // 2607852

Изобретение предназначено для определения технического состояния фильтрующего элемента гидросистемы в функциональном режиме. Способ диагностирования технического состояния фильтрующего элемента гидросистемы включает определение параметра контроля фильтра и его передачу запоминающему устройству или оператору в процессе работы гидросистемы, причем измеряют диэлектрическую проницаемость фильтрующего элемента, непрерывно сравнивают текущее значение диэлектрической проницаемости фильтрующего элемента с ее максимально допустимым значением и определяют прогнозируемый остаточный ресурс фильтрующего элемента по по предложенной формуле. Изобретение позволяет повысить точности оценки технического состояния фильтрующего элемента гидросистемы, обеспечить прогнозирование его остаточного ресурса и тем самым повысить эффективность технического обслуживания фильтрующих элементов с учетом их фактического технического состояния.

Система, контроллер и способ для определения электрической проводимости объекта // 2617063

Изобретение, в общем, относится к системам контроля и, более конкретно, к способу определения электрической проводимости объекта или материала. Система содержит датчик, способный излучать электромагнитное поле при получении возбуждающего сигнала, причем при помещении в указанное электромагнитное поле объекта оно взаимодействует с этим объектом. Контур обработки сигнала, соединенный с датчиком и выполненный с возможностью: обеспечивать регулируемую емкость датчика для регулирования фазового угла тока, проходящего через датчик; производить измерение напряжения, соответствующего напряжению на датчике; производить измерение тока, соответствующего току, проходящему через датчик. Контроллер, соединенный с контуром обработки сигнала, выполненный с возможностью: расчета комплексной проводимости датчика на основании измерения напряжения и измерения тока и определения электрической проводимости объекта на основании рассчитанной комплексной проводимости датчика. Причем система выполнена с возможностью определения электрической проводимости объекта, когда датчик не находится в резонансном состоянии. Технический результат заключается в повышении точности измерения. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 7 ил.

Бесконтактный переключатель с управлением чувствительностью и способ управления чувствительностью // 2620713

Изобретение относится к бесконтактным переключателям. Технический результат заключается в обеспечении управления чувствительностью бесконтактного переключателя. Устройство содержит бесконтактный датчик, такой как емкостный датчик, установленный в транспортном средстве и обеспечивающий создание поля сенсорной активации. Бесконтактный переключатель дополнительно содержит схему управления, которая позволяет полю сенсорной активации распознавать активацию переключателя пользователем за счет сравнения значения поля сенсорной активации с пороговым значением. Кроме того, бесконтактный переключатель содержит устройство ввода для получения вводимого пользователем сигнала о выбранном пользователем уровне чувствительности. Схема управления управляет чувствительностью сравнения на основании вводимого пользователем сигнала о выбранном уровне чувствительности. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 8 ил.

Способ дистанционного определения относительной диэлектрической проницаемости среды под границей атмосфера-океан // 2623668

Использование: для дистанционного контроля относительной диэлектрической проницаемости среды под границей атмосфера-океан на разных акваториях Мирового океана. Сущность изобретения заключается в том, что контролируемый участок морской поверхности облучают СВЧ-радиоволнами на наклонной поляризации, регистрируют рассеянный назад сигнал одновременно на вертикальной и горизонтальной поляризациях, затем вычисляют поляризационное отношение, по которому рассчитывают относительную диэлектрическую проницаемость среды под границей атмосфера-океан. Технический результат - повышение точности измерений за счет того, что величины удельной эффективной площади рассеяния на разных поляризациях определяются одновременно.

Способ определения электромагнитных параметров асинхронных электродвигателей // 2623834

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения электромагнитных параметров наземных и погружных асинхронных электродвигателей на предприятиях по ремонту электрооборудования и на площадках нефтедобывающих скважин. В известном способе определения индуктивности рассеяния фазы обмотки статора асинхронного электродвигателя измеряют постоянное напряжение U0 и ток в обмотке статора, соединенной по трехфазной схеме. Замыкают накоротко при неподвижном роторе обмотку статора. Измеряют значение производной (di1/dt)t=0 затухающего тока статора в начальный момент переходного процесса. Вычисляют значение индуктивности рассеяния фазы обмотки статора где k - коэффициент, зависящий от схемы соединения фаз обмотки статора. Согласно изобретению измерение производной (di1/dt)t=0 осуществляют используя оцифрованную переходную характеристику i1(t) затухающего тока статора в виде массива его мгновенных значений. Дополнительно аппроксимируют огибающую этой характеристики выражением Определяют начальные токи I1, I2, I3 и постоянные времени Т1, Т2, Т3 экспонент соответственно пологого, крутого и сверхпереходного участков характеристики i1(t), а также интеграл По измеренным и определенным данным вычисляют электромагнитные параметры асинхронных электродвигателей. Технический результат заключается в увеличении определяемых электромагнитных параметров и в расширении арсенала средств аналогичного назначения. 5 ил., 2 табл.

Способ определения природы проводимости диэлектриков // 2626390

Использование: для определения природы проводимости диэлектриков. Сущность изобретения заключается в том, что способ определения природы проводимости диэлектриков основан на проверке выполнимости закона Фарадея путем пропускания электрического тока через стопку образцов испытуемого диэлектрика и определения качества и количества перемещенного вещества, при этом стопку образцов испытуемого диэлектрика подвергают воздействию электромагнитного излучения, направляя вектор плотности потока энергии поля вдоль оси стопки образцов испытуемого диэлектрика. Технический результат: обеспечение возможности более точного определения количества перемещающихся зарядов и получения данных о проводимости диэлектриков в широком частотном диапазоне. 1 ил.

Способ дистанционного определения диэлектрической проницаемости диэлектрического объекта // 2629911

Изобретение относится к области дистанционного измерения физических характеристик объектов, в частности диэлектрической проницаемости диэлектриков. В способе, включающем облучение диэлектрического объекта когерентным СВЧ-излучением на наборе частот, регистрацию сигнала, несущего информацию о диэлектрической проницаемости объекта, после прохождения сигналом объекта с помощью канала регистрации, содержащего средства регистрации, и когерентную обработку зарегистрированного сигнала, согласно изобретению облучение объекта осуществляют несколькими передающими элементами, расположенными в различных точках пространства, при этом регистрацию сигнала каждого передающего элемента осуществляют соответствующим ему средством регистрации, а при обработке зарегистрированного сигнала определяют множество значений удлинения оптического пути, соответствующих определенной паре передающий элемент - средство регистрации на наборе частот, затем вычисляют распределение плотности удлинения оптического пути методом обратного проецирования, выделяют непрерывные трехмерные участки с близкими по значению плотностями удлинения оптического пути методом сегментации трехмерного изображения, затем вычисляют диэлектрическую проницаемость ε диэлектрического объекта в сечении одной из плоскостей системы координат по формуле: , где ρ - средняя плотность удлинения оптического пути для диэлектрического объекта; Lx - размер по оси x; Lz - размер по оси z. Технический результат заключается в возможности определения диэлектрической проницаемости диэлектрического объекта дистанционно, независимо от возможности непосредственного ручного измерения его размеров.