Усилители сигналов

Регистрирующая аппаратура

Получаемые с датчика давлением электрические сигналы должны быть зарегистрированы и преобразованы к виду удобному для восприятия и обработки. Поэтому при измерении давления кроме датчика необходимо иметь усилитель и какой-либо регистрирующий прибор.

Для получения полной картины нарастания и спада давления усилители должны обладать линейной частотой характеристикой, т.е. без искажений пропускать частоты, характерные для исследуемых процессов.

Кроме того, для удобства тарирования измерительного тракта и расшифровки записей изменения давления усилители должны обладать линейностью амплитудных характеристик, то есть должна наблюдаться прямая пропорциональность между входными и выходными сигналами.

Питание усилителей должно обеспечиваться стабильным напряжением, чтобы исключить влияние колебаний сетевого напряжения на величину выходного сигнала.

Усилители постоянного тока применяются усиления сигнала, создаваемого пьезоэлектрическими датчиками. Во всех случаях входное сопротивление усилителя должно быть достаточно большим, чтобы свести к минимуму влияние утечек заряда. Имея большой диапазон пропускных частот и высокие коэффициенты усиления, усилители постоянного тока требуют значительного усложнения своих схем для обеспечения стабильной работы. В настоящее время эта проблема решена.

В России широко используется измерительный комплекс «Нейва», разработанный и выпускаемый СКБ измерительной аппаратуры ФГУП НТИИМ, имеющий от 4 до 16 каналов. На рисунке 1.14 представлен внешний вид комплекса «Нейва-4К».

Рис. 1.14. Внешний вид измерительного комплекса НЕИВА-4К

Технические характеристики измерительного комплекса «Нейва-4К» имеют следующие значения:

- количество измерительных каналов
- тип подключенных датчиков	пьезоэлектрические
- входные устройства	усилители заряда
- диапазон входных сигналов, пКл	±20000
- максимальная частота входного сигнала, кГц
- частота дискретизации аналого-цифрового преобразователя МП200, мГц	2,5-40
- измерительная память в канале, К слов
- статическая погрешность модуля усилителя заряда	±0,15%
- погрешность модуля усилителя заряда	±0,5%

Усилители переменного тока применяются при использовании индуктивных и ёмкостных датчиков, а также с тензодатчиков, включённых в мостовую схему. Наибольшее распространение здесь получили системы с амплитудной модуляцией несущей частоты.

В системах, использующих тензодатчики, питание моста осуществляется от генератора несущей частоты. На выходе моста получается сигнал той же частоты, амплитуда которого модулирована сигналом датчика давления. Модулированный сигнал усиливается усилителем переменного тока и подаётся на фазочувствительный демодулятор, который выделяет не только огибающую сигнала, но и его полярность, что необходимо при работе датчиков в условиях знакопеременной нагрузки. На рис 1.15 приведена блок-схема измерительного тракта давления с амплитудной модуляцией несущей частоты.

Рис 1.15. Блок-схема измерительного тракта давления с амплитудной модуляцией частоты.

Для неискаженного восприятия и усиления воздействующего сигнала давления несущая частота генератора должна в 5-8 раз превышать верхнюю составляющую частоты воздействующего сигнала.

По приведенной схеме строятся почти все промышленные установки, рассчитанные на работу с тензопреобразователями. Такие установки получили название тензостанций.

На рисунке 1.16 показана электрическая блок-схема одного канала универсальной тензометрической станции, которая представляет собой усилитель переменного тока с амплитудной модуляцией несущей частоты. Рабочий 2 и компенсационный 4 тензорезисторы включаются в измерительный мост тензостанции по схеме моста Уитстона, на который подается несущее напряжение высокой частоты от генератора 1. Снятый с измерительной диагонали моста сигнал усиливается усилителем 5 и отделяется от несущей частоты демодулятором 6, и подается на регистрирующее устройство.

Рис. 1.16. Блок-схема канала тензостанции: 1-генератор несущей частоты; 2-рабочий тензорезистор; 4-компенсационный тензорезистор; 5-усилитель переменного тока; 6-демоулятор

Дата добавления: 2014-01-07