Пономарева Е.А., Ковшов Г.Н.

Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры,

г. Днепропетровск, Украина

К вопросу сокращения времени получения информации от первичных преобразователей

Вопросы, касающиеся формирования требований к новому поколению датчиков, возникли в связи с необходимостью создания датчиков неэлектрических величин, предназначенных для космонавтики, ядерной энергетики и некоторых других отраслей.

Эти датчики должны отличаться многолетними периодами непрерывной эксплуатации и высокими требованиями к достоверности поступающей от них информации.

Важное место в списке требований, которые предъявляются к современным датчикам, занимает способ преобразования сигналов от первичных преобразователей.

Большинство аналоговых датчиков с достаточной степенью точности могут быть описаны дифференциальными уравнениями первого и второго порядка. Источником информации об измеряемой величине при использовании таких датчиков служит, как правило, амплитуда выходного сигнала. В производстве, однако, не редки случаи, когда для контроля и регулирования технологического параметра важную роль играет временной фактор, т.е. существует ограничение по времени измерения, например, в контрольно-измерительных узлах металлообрабатывающих станков или автоматических технологических линиях, авиации или ядерной энергетике. Появляется необходимость уменьшения времени измерения.

Для сокращения времени измерения предлагается в качестве источника информации использовать время переходного процесса в чувствительном элементе датчика. Для примера рассмотрим работу емкостного датчика перемещения. Параллельная схема соединения элементов конструкций датчика изображена на рис. 1.

Рис.1. Схема электрического контура с параллельным

соединением элементов,

где C – емкость, L – индуктивность, R – сопротивление

При подаче питания в цепь датчика, схема которого изображена на рис. 2, можем записать:

(1)

Корни соответствующего характеристического уравнения будут иметь вид:

(2)

В зависимости от соотношения параметров цепи возможны три типа корней.

В случае, когда, корни p_1,2 вещественные и различные и имеет место апериодический переходный процесс.

Если задаться видом переходного процесса, а именно, апериодическим, подобрав величину емкости С таким образом, что С > C₁ , где C₁ находится из соотношения:

, , (3)

то при подаче на вход первичного преобразователя импульса тока, получим переходный процесс такой формы, как изображено на рис. 2.

Рис. 2. Вид переходного процесса в чувствительном элементе датчика

Такой вид переходной характеристики наиболее удобен для измерения длительности переходного процесса. Таким образом, измерив t_п.п., получим информацию о контролируемом параметре.

Предложенный способ преобразования сигналов основанный на измерении длительности переходного процесса в чувствительном элементе датчика позволяет значительно сократить время измерения, упростить конструкцию датчика, облегчить преобразование в цифровой код.

Литература.

1. Электрические измерения / Байда Л.И., Добротворский Н.С., Душин Е.М, Исмаилов Ш.Ю., Мокиенко Д.М., Преображенский А.А., Старосельцева Е.А., Фремке А.В. – Л.: Энергия, 1973. – 424с.

2. Пискунов Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисления: Учеб. для втузов. – М.: Наука, 1978. – 576с.

3. Арнольд В.И. Обыкновенные дифференциальные уравнения. – М.: Наука, 1975. – 240с.