167629. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés fizikai jellemzők közvetett mérésére szolgáló berendezésekhez, a közvetett mérésből folyó nonlinearitás kompenzálására
5 167629 6 fogalmát tágan értjük, bármely És-funkció megvalósítására alkalmas hálózat ideértendő). A 35 És-kapu másik 34 bemenetére 31 impulzussorozat-forrás kimenete van kötve; ez olyan impulzusgenerátor, mely periodikusan uniformis impulzusokat bocsát ki. Legismertebb változata az un. órajelgenerátor. Ha az stabil frekvenciás normáliáról üzemel, akkor a 30 kezelőszervvel a frekvenciaszintézis változatai közül választunk, ha hangolható impulzusgenerátort alkalmazunk, akkor a 30 kezelőszervvel pl. annak frekvenciafüggő elemét befolyásoljuk. A 35 És-kapu kimenete 36 kijelző eszköz bemenetére van kapcsolva, de kapcsolható ehelyett — vagy ezenkívül — további jelfeldolgozó 37 eszközre is; ez példánkban tartalmaz további számláló 38 fokozatot, azzal csatolt 39 tárolófokozatot és további kijelző és/vagy regisztráló 40 fokozatot. Könnyen belátható, hogy a két feszültségosztó tulajdonképpen hidas elrendezést alkot, melyben a végpontok (15, 16, 28 és 29) alkotják az egyik hídátlót, melyre a híd generátorát képező 26 tápforrás csatlakozik, míg a két 23, illetve 22 leágazás alkotja a másik hídátlót, melyre a komparátor 32 fokozat csatlakozik. Ha a 14 kapcsolót zárjuk, a komparátor 32 fokozat két bemenetére a 26 tápforrásnak a 17, illetve 19 feszültségosztók osztásarányai szerint leosztott feszültsége jut. Az első 17 feszültségosztó pillanatnyi osztásarányát a bekapcsoláskor az határozza meg, hogy az adott mérési ciklusban — a 6 időzítő fokozat által meghatározott, a 14 kapcsoló zárása előtti Ti időtartamban — az osztásaránymódosító 18 fokozat vezérlő 24 bemenetére hány impulzus jutott. A második 19 feszültségosztó osztásarányát a bekapcsolás pillanatában a 22 leágazás — pl. manuálisan előzetesen beállított — helyzete határozza meg, mert a t = 0 időpontban a 26 tápforrás rákapcsolt feszültsége teljes egészében az ohmos 21 tagra jut. Nyilvánvaló, hogy az első 17 feszültségosztón a legnagyobb feszültség a nyelő nélküli (N = N0 ) állapothoz tartozik, értékelhető vastagság mérésekor a szint megfelelően kisebb. A második 19 feszültségosztó 22 leágazását úgy állítjuk be, hogy at =0 pillanatban azon a feszültségszint megegyezzen az N = N0-hoz tartozó szinttel. A teljes ohmos 21 tag és a reaktáns 20 tag szorzatával kapott időállandó szerint a feszültség mind nagyobb része a reaktáns 20 tagon esik, míg végül a 22 leágazás a 23-al azonos potenciálra kerül. Az időállandót úgy választjuk meg, hogy az a mérendő tárgy Mj állandójával legyen arányban. így az időfolyamat lefutása során a 22 leágazáson lévő pillanatnyi feszültség folyamatosan más-más vastagságnak fog megfelelni úgy, hogy egységnyi időváltozás alatt egyező mértékű vastagságváltozáshoz tartozó — egymástól viszont M szerint eltérő — feszültségváltozás következik be. A híd akkor kerül egyensúlyba, amikor a második 19 feszültségosztó 22 leágazásán lévő pillanatnyi szint megegyezik az első 17 feszültségosztó 23 leágazásán lévő szinttel, mely a mért vastagság szerint alakult. A bekapcsolás pillanatában (amikor zárjuk a 14 kapcsolót) a komparátor 32 fokozat kimenetén olyan szint van, mely a 35 És-kapu nyitott állapotának felel meg. Az egyensúly pillanatában a komparátor 32 fokozat kimenetének jelszintje ugrásszerűen változik és lezárja a 35 És-kaput. Ennek megfelelően a 31 impulzussereg-forrásról annyi uniformis impulzus érkezhet a kijelző 36 eszközre, amennyit a bekapcsolástól a hídegyensúly bekövetkeztéig eltelt idő meghatároz. Minthogy a második 19 feszültségosztón végbement időfolyamat - amint említettük - egységnyi időváltozáshoz az egységnyi vastagságváltozáshoz tartozó mindenkori feszültségváltozást idézi elő, az 5 időtartamra kapuzott kimenő impulzusmennyiség egyenesen arányos a mért vastagsággal. A 31 impulzussereg-forrás fi impulzusfrekvenciáját úgy választjuk meg, hogy az adott MÍ .• Ml és h = dí esetén a digitális kijelző dl értékét pl. 0,01 mm-ben jeleníti 10 meg. Ha más minőségű anyagot kívánunk mérni, akkor mindössze a második 19 feszültségosztó ohmos 21 tagjának értékét kell megváltoztatni az osztásviszony megváltoztatása nélkül, olymódon, hogy ugyanazon f! és di esetén a ju2 . d^re változott időtartam (mert ezt méri a műszer) ismét Ml-dj-re változzék; ekkor a változatlan fi mellett akijelzés di marad. A korrekció aránya: 20 Ml .„ .in —, miáltal Í1Í-M2. dl = Midi (2) M2 M2 Hogy a jelalakbeállítás (p. függő korrekció) és a 25 kezdőérték egymástól függetlenül elvégezhető — és kalibrálható — legyen, az ohmos 21 tagot célszerűen a 3. ábrán mutatott módon alakítjuk ki, mikoris az egyik 41 ellenálláshoz kapcsolódó 22 leágazás a függvény kezdőértékének befolyásolására szolgál, míg 30 a másik 42 ellenállás csúszkája M-korrekciós kezelőszervként van kialakítva és kalibrálva. Az üzemi hőmérséklet szerinti helytranszformációt azáltal végezzük, hogy a 31 impulzussereg-forrás 30 kezelőszerve révén megváltoztatjuk az impulzusfrek-35 venciát. Ha pl. eredetileg 20°C szobahőmérsékleten mértünk és 4 mm vastagsághoz 400 impulzus, 5 mm vastagsághoz 500 impulzus tartozott, a megváltozott üzemi hőmérséklet folytán viszont a vastagság 5%-al 40 megnőtt, akkor megfelelően 420, illetve 525 lesz a kimenő impulzusok száma. Ha most az fi impulzusfrekvenciát kb. 4,77%-al csökkentjük (természetesen a valóságban diszkrét értékek szerint), akkor a megváltozott időtartamhoz ismét 400, illetve 500 impul-45 zus fog tartozni. Természetesen a korrektorokat a mérés előtt megfelelő helyzetbe kell állítani, beprogramozni. A hőmérséklet folyamatos mérésére és fi automatikus utánállítására is van lehetőség, ez a találmány szerinti 50 elrendezésben a linearizáló folyamatra semmilyen kihatással nincs, attól függetlenül megy végbe. Külön előnye a hidas elrendezésnek, hogy nem igényli a 26 tápforrás hosszúidejű stabilitását. A 2. ábra szerinti kivitelnél a potencióméteres, 55 léptetőszerves kivitelt a könnyebb követhetőség kedvéért is mutattuk; korszerűbb, igényesebb kiviteleknél az osztásaránymódosítás finomabb eszközeit alkalmazzuk, melyeknél a hiteles ellenállások nincsenek csúszó súrlódásnak alávetve és a 23 leágazás átmeneti °0 ellenállása nincs folyamatos statisztikus változásoknak kitéve. Ilyen — ismert — korszerű eszköz egy kivitelének vázlatát mutatja a 4. ábra. Az első 17 feszültségosztó részét alkotó ellenállássereg legalább n (n= pozitív egész szám) darab Rí ... Rn ellenállásból 65 áll. Ezek egyik kivezetései — közösítve - fixen a 23 leágazásra vannak kötve. A másik kivezetések — 3
