17.3.6 Детектор частоты

Частотный детектор обеспечивает выделение «несущей» информационный сигнал частоты из всего спектра частот на выходе чувствительного преобразователя. Например, в электрических схемах кондуктометрических, потенциометрических и диэлькометрических приборов. В качестве детектора частоты может использоваться избирательный усилитель, охваченный частотно-зависимой отрицательной обратной связью.

Рисунок 17.10 - Частотный детектор на основе операционного усилителя

с двойным Т – образным мостом в цепи отрицательной обратной связи (а)

и амплитудно-частотная характеристика обратной связи (б)

17.4 Нормирующий (промежуточный) преобразователь

Нормирующие (промежуточные) преобразователи предназначены для преобразования выходного сигнала первичных преобразователей, не имеющих унифицированного сигнала (стандартные термоэлектрические преобразователи и термометры электрического сопротивления), в стандартный сигнал постоянного тока.

Рисунок 17.11 - Структурная схема нормирующего преобразователя

Сигнал постоянного тока после сравнения на сумматоре с сигналом обратной связи преобразуется модулятором М в переменный ток, который поступает в электронный усилитель переменного тока и после усиления снова преобразуется демодулятором ДМ в сигнал постоянного тока. Выходной сигнал от ДМ поступает в выходную цепь и на вход преобразователя обратной связи ОС. Модулятор и демодулятор питаются от встроенного генератора Г.

Обратная связь может быть выполнена по выходному напряжению или по току. Выходное напряжение равно

,

где - коэффициент усиления электронного усилителя; - коэффициент передачи обратной связи. Обычно , поэтому можно записать Отсюда следует, что выходное напряжение не зависит от параметров звеньев, входящих в прямую цепь структурной схемы преобразователя, а определяется только коэффициентом передачи обратной связи. Аналогично можно записать выражение для преобразователя с выходом по постоянному току.

Современные нормирующие преобразователи предназначены для непрерывного преобразования в стандартный аналоговый сигнал: переменного тока и напряжения, постоянного тока и напряжения; ЭДС термопары, изменения электрического сопротивления термометра сопротивления; электрической мощности, коэффициента мощности; количества оборотов, импульсов; частоты, периода, скорости вращения. Реализуются нормирующие преобразователи на основе интегрированного процессора и предусмотрена возможность программирования функций преобразователя.

17.5 Принципы построения электронных устройств для контроля

механических величин

Измерение скорости, ускорения, силы, давления, разности давлений в настоящее время производят посредством тензометров диффузионного типа. Ниже на рисунке представлены конструкция и эквивалентная схема одного из датчиков диффузионного типа.

Рисунок 17.12 - Конструкция (а) и принципиальная схема тензорезистивного

преобразователя (б)

Путём травления по тонкоплёночной технологии на поверхности кристалла кремния с n – проводимостью формируется круглая диафрагма. На краях диафрагмы методом диффузии наносятся плёночные полупроводниковые тензорезисторы , имеющие р – проводимость и вытянутые в длину вдоль своих осей. Если к диафрагме прикладывается сила или давление, то сопротивление одной из пар резисторов увеличивается, а другой уменьшается. Выходной сигнал датчика формируется с помощью мостовой схемы, в которую включены эти резисторы.

Используя тензометры, можно по напору определить скорость аппарата, движущегося в воздухе или воде, например, трубкой Пито. Рассчитав значение дифференциала скорости, определяют линейное или угловое ускорение (это же можно сделать при помощи механического акселерометра). По разности давлений методом переменного перепада давлений определяют расход жидкости и газа.