личные схемы температурной компенсации как у генератора, так и в частотном детекторе.

Фазовая измерительная цепь

Обычно эта цепь состоит из фазовраша-теля, питающегося переменным напряжением, и фазового детектора. В качестве одного из элементов фазовращателя используется соответствующий датчик.

Рис. 19-30. Фазовая измерительная цепь.

Фаза напряжения на выходе фазовращателя по отнощению к напряжению на его входе изменяется в зависимости от выходной величины датчика, а сдвиг фаз между выходным и входным напряжением фазовращателя измеряется посредством фазового детектора. Шкала прибора, включенного на выходе фазового детектора, градуируется в единицах измеряемой неэлектрической величины, воздействующей на вход датчика.

Одна из схем фазовой измерительной цепи (рис. 19-30, fl) состоит из измерительного фазовращателя, которым служит цепочка RC, и источника переменной э. д. с- вторичной обмотки трансформатора. С изменением величин R или С выходное напряжение фазовращателя 1вых (рис. 19-30,6), оставаясь постоянным по амплитуде, будет менять свою фазу по отношению к напряжению на вторичной обмотке трансформатора (в точках /, 2).

Элементы схемы Си/? могут быть заменены соответственно емкостным датчиком или датчиком сопротивлений. Зависимость сдвига фазы ф от соотношения величин R я С определяется выражением

2coi?C sin ф = -- .

1 + Ш2Д2С2

Чувствительность фазовращающей цепочки RC определяется следующими выражениями:

для датчика сопротивления йф 2сзС

для датчика емкости

2(i>R

I + a-RC

(19-35)

Максимальная чувствительность фазовращателя KфвR получается при С=1/to Д, а КфвС -при Д=1/шС.

Зависимость между выходным напряжением фазового детектора и параметрами входных сигналов определяется соотношением

t/вых = -п.до sin ф, .

где Кп.д-коэффициент преобразования фазового детектора, величина которого определяется выбором схемы детектора и ее параметров;

и о- амплитуда входного сигнала (с переменной фазой). Чувствительность фазового детектора

оказывается максимальной при ф =0. Общая чувствительность фазовой измерительной цепи определяется произведением чув-ствительностей фазовращателя и фазового детектора . ..

К = Кфв Дф.д-

Измерительные схемы с колебательным контуром, автогенераторами и фазовра-щающими цепями более удобны при экс-плуат ции, чем измерительные мосты переменного тока, хотя и требуют более сложных схем индикации выходных величин.

[измерители электрических величин с подобными измерительными устройствами широко применяются в различных системах автоматического регулирования и в особенности в системах автоматики радиотехнических устройств.

Устройства преобразования электрического напряжения в число

В автоматизированные системы измерения комплекса неэлектрических величин или управления различными процессами могут включаться цифровые электронные вычислительные машины. В таких случаях выходные сигналы датчиков должны быть преобразованы в числа двоичной системы счисления. Одно из устройств, преобразующих величины напряжений в числа (рис. 19-31) основано на использовании свойств некоторых схем (фантастронов, санатронов, триггеров и т. п.) генерировать импульсы, длительность которых пропорциональна приложенному напряжению. При этом измерение напряжения сводится к измерению временного интервала.

Тактовые импульсы (рис. 19-31,6), поступающие от синхронизирующего устройства, запускают два генератора широких импульсов (стробов). Один из этих генераторов генерирует стробы постоянной длительности Ti=To, а другой стробы перемен-

Измеряемое Г шприжеиае \

Генератор переменного строка

Генератор постоянного строба

ТйнтоВые импульсы

ТантоВые импулыгю

Импульсы dpcca

Импульсы периодической последовательности

Рис. 19-31. Преобразование электрического напряжения в число двоичной системы счисления.

а - блок-схема; б - временные диаграммы.

НОЙ длительности, отличающиеся от стробов постоянной длительности на величину, пропорциональную измеряемому напряжению,

Тг = То + /Схизм-Оба указанных строба поступают на каскад несовпадений КН, с выхода которого снимается строб Твых с длительностью, равной разности длительностей стробов, поданных на вход, т, е,

Твых = KiUhsm

Такой способ позволяет формировать выходной строб, изменяющийся по длительности от нуля до некоторой достаточно больщой величины.

Выходные импульсы каскада несовпадения подаются на один из двух входов каскада совпадений КС. На другой вход этого каскада подводятся импульсы периодической последовательности от генератора импульсов счета.

Те из импульсов этого генератора, которые поступят на вход каскада совпадения одновременно с разностным стробом, пройдут к бинарному счетчику импульсов.

При достаточно высокой и стабильной частоте F следования счетных импульсов

число импульсов, прощедших каскад совпадений за время длительности разностного строба, будет пропорционально измеряемому напряжению и соответственно равно:

N = /Твых = KiFUns = Кг/изм-Прощедщие импульсы считаются бинарным счетчиком и в виде числа в двоичной системе счисления выдаются в блок памяти ЦВМ. Тактовые импульсы подаются также на генератор импульсов сброса, вырабатывающий импульсы, приводящие триггеры счетчика в исходное положение в конце каждого периода работы.

19-13. УСИЛИТЕЛИ СИГНАЛОВ ДАТЧИКОВ

Выходные сигналы датчиков и измерительных схем в больщинстве случаев оказываются очень слабыми. Поэтому для их индикации требуются дорогие высокочувствительные приборы, которые, как правило, неудобны при эксплуатации в производственных условиях. В связи с этим возникает необходимость применения в электрических измерителях неэлектрических величин соответствующих усилителей. Задачей таких усилителей является, во-первых, воспроизведение сигнала на выходе усилителя в соответствии с заданной функциональной зависимостью от входного сигнала и, во-вторых, повыщение мощности (напряжения) выходного сигнала по сравнению с мощностью сигнала.

Различают параметрические и генераторные усилители.

Основу всякого параметрического усилителя составляет нелинейный элемент, включаемый в цепь питания и нагрузки усилителя. Под влиянием входного управляющего сигнала небольщой мощности, который воздействует на нелинейный элемент, происходит изменение параметров цепи питания и нагрузки усилителя со значительно большим выделением мощности; отсюда и название усилителей - параметрические.

В генераторных усилителях посредством входного усиливаемого сигнала осуществляется управление преобразованием одного вида энергии в другой.

Характерным примером генераторного усилителя может служить электромащин-ный. усилитель, в котором механическая энергия преобразуется в электрическую. Усиливаемый сигнал в этом случае используется для подмагничивания электрического генератора.

Генераторные усилители в электроизмерительной технике применяются редко Наиболее широко они используются в различных автоматических устройствах.

В электрических измерителях неэлектрических величин наибольшее применение находят электронные усилители переменного и постоянного тока, магнитные и релейные усилители.

Усилители переменного тока используются для усиления электрических сигналов, сравнительно быстро изменяющихся во вре-

мени. Однако наиболее часто с выхода датчиков и измерительных схем снимаются сигналы, медленно изменяющиеся во времени и содержащие постоянную составляющую. Такие сигналы могут быть усилены только с помощью усилителей постоянного тока (электронных, магнитных и релейных).

Усилители постоянного тока

Различают электронные усилители постоянного тока с непосредственной связью между каскадами и усилители с преобразованием постоянного (усиливаемого) сигнала в переменный.

Работу усилителей постоянного тока (УПТ) характернз5Тот следующие величины:

предельная чувствительность по току /вх.минили напряжению f/ex.мин.определяется той наименьщей величиной тока (в амперах) или напряжения на входе (в вольтах), которая может быть усилена УПТ до необходимого уровня;

крутизна характеристики чувствительности УПТ Sy, определяется величиной отношения тока на выходе УПТ к вызвавшему этот ток напряжению на входе

/ вых

От требуемой величины Sy зависит выбор схемы УПТ и ламп его каскадов;

дрейф нуля, под которым понимается изменение начального тока, устанавливающегося на выходе УПТ при отсутствии сигнала на его входе. Измеряется дрейф нуля эквивалентным входным напряжением Ицр, которое может вызывать равнозначное наблюдаемому в течение времени i изменение выходного сигнала (например, тока Д/вых.др)

и -

вых.др

К другим характеристикам УПТ относятся время установления, частотная характеристика, выходное сопротивление и др.

Усилители с непосредственной связью применяются обычно для усиления слабых медленно изменяющихся токов, поступающих от источников со сравнительно высоким выходным сопротивлением. Такие усилители выполняются без переходных емкостей с непосредственной гальванической межкаскадной связью.

Непосредственная связь между каскадами обусловливает трудности построения схем и эксплуатации УПТ, так как затрудняет установление необходимого режима последующего каскада при непосредственном (без емкости) соединении его сетки с анодом предыдущего каскада. Это достигается применением отдельных источников питания для каждого каскада или потен-циометрическнх делителей с общим источником питания.

Схемы межкаскадных связей с отдельными источниками питания громоздки и практически применяются редко.

Схема межкаскадной связи с потенциометрическим делителем (рис. 19-32, а) применяется наиболее часто. Сравнительно большое напряжение смещения, необходимое для компенсации анодного напряжения

Рис. 19-32. Схема комлеисации нестабильности источников питания.

предыдущей лампы в этой схеме, подается через резистор R. В такой схеме на сетку лампы подается не весь сигнал с ано-

да Ль а только часть его, равная ----

Rb -f Ri

При этом потеря усиления оказывается тем меньше, чем меньше отношение RjRs.

Для того чтобы нагрузка первой лампы возможно меньше шунтировалась делителем напряжения, величины образующих его резисторов выбираются из условия Rt-i-Rs >

R2, обычно Д4 3/?2.

Сопротивление резистора Rs определяется из соотношения

R,{Ec~Uc2)

f/Bi-f(/c2

Корректировка режима ламп производится с помощью сопротивления Д3.

Во всех типах УПТ имеется существенный недостаток, заключающийся в неустойчивости нуля (дрейф нуля), т. е. в изменении уровня напряжения на выходе при отсутствии входного сигнала. Дрейф нуля может иметь любой знак. В УПТ с непосредственной связью дрейф обусловливается главным образом изменением эмиссии катода ламп (в особенности входной лам-