Фазовый метод с компенсацией температурного дрейфа

Структурная схема толщиномера, реализующего фазовый метод толщинометрии с компенсацией температурного дрейфа изображена на рис. 2.53.

Рис. 2.53. Структурная схема толщиномера, реализующего фазовый метод толщинометрии с компенсацией температурного дрейфа.

Г – генератор гармонического напряжения, УВ, УП – усилители,

К – компаратор, ФД – фазовый детектор, ФНЧ – фильтр низкой частоты, АЦП – аналого - цифровой преобразователь, МК – микроконтроллер, ЦПУ – центральное процессорное устройство.

Основным отличием представленной схемы является то, что в качестве опорного сигнала используется не напряжение u_В(t) на обмотке возбуждения, а напряжение u_К(t) на компенсационной обмотке. При этом способе получения опорного сигнала удается избавиться не только от влияния температуры провода обмотки возбуждения, но и снизить требования к источнику возбуждения и его синхронизации (последовательности подключения обмоток) с обмотками преобразователя.

Фаза напряжения u_К(t) на компенсационной обмотке в общем случае также зависит от толщины электропроводящего покрытия объекта контроля и от зазора между преобразователем и поверхностью объекта контроля. Это связано с тем, что при изменении указанных параметров объекта контроля, помимо всего прочего, изменяется комплексное сопротивление обмотки возбуждения, что приводит к изменению фазы тока возбуждения относительно напряжения возбуждения. Поэтому, при проведении измерений с использованием приведенной схемы, наблюдается сдвиг фаз разностного ∆u(t) и опорного u_К(t) напряжений относительно напряжения возбуждения u_В(t). Это приводит к незначительной (порядка 3-5%) потери абсолютной чувствительности преобразователя при повышении температурной стабильности.

Подобную схему получения опорного сигнала возможно использовать не только для «классическиж» скомпенсированных преобразователей, но и для преобразователей с симметричной и асимметричной балансировочной схемой.

Для уменьшения температурного дрейфа следует подбирать условия работы полупроводниковых элементов так, чтобы изменение их свойств компенсировалось цепями обратной связи. Параметры цепей пассивных элементов выбираются такими, чтобы изменение их параметров как можно меньше влияло на показания прибора.

Рассмотрим примеры применения метода.