Телемеханика Частотные системы телеизмерений переменного тока
Частотные системы телеизмерений переменного тока

Принцип действия частотных систем ТИ основан на том, что измеримая величина изменяет (модулирует) частоту переменного тока, передаваемого по линии связи. На приме частоты сигнала измеряется частотомерами или другими устройствами, проградуированными в единицах измеряемой величины. частотно-модулированные колебания обладают высокой помехозащищенностью, и изменение параметров линии связи практически не создает погрешности, поэтому частотные системы могут осуществлять передачу на дальние расстояния. Измеряемая величина изменяет (модулирует) частоту переменного тока в определенных пределах.

Преобразователи измеряемой величины в частоту переменного тока

1. В емкостных преобразователях прибор, измеряющий передаваемую величину, соединен с переменным конденсатором. При изменении показаний прибора поворачивается ротор конденсатора, включенного в схему генератора, и тем самым изменяется частота генератора переменного тока (осуществляется частотная модуляция).

Однако для такого преобразования необходимо чтобы измеряемая величина обладала большим вращающимся моментом. Более простые решения получаются в следующих случаях.

2. Управление частотой генератора может осуществляться током, пропорциональным измеряемой величине, который протекает через обмотку ω1 дросселя насыщения. Так управления (подмагничивания)jу изменяя магнитную проницаемость сердечника, изменяет индуктивность обмотки ω2, а значит, и индуктивность колебательного контура LC-генератора. Вследствие того, что модуляционная характеристика (зависимость частоты генератора от тока управления) не обладает достаточной стабильностью и имеет отклонение от линейности, этот преобразователь не является оптимальным. Поэтому кроме прямого управления частотой генератора применяют частотные преобразователи с отрицательной обратной связью по частоте, аналогичные представленному на рис. что позволяет существенно уменьшить погрешность от нестабильности генератора.

Дроссель насыщения

3. Использование RS-генераторов, в которых частота модулируется изменением значения емкости или сопротивления, дает наиболее простое решение. Однако RS-генератор уступают LC-генераторам в отношении стабильности частоты, которая в основном зависит от изменения температуры окружающей среды.

Приемники частотных систем переменного тока

Задачи этих приемников заключаются в выделении из ЧМ сигналов передаваемой величины и воспроизведения ее нам выходном приборе. Приемные устройства выполняются либо в виде конденсаторных (накопительных) частотомеров, которые в принципе ничем не отличаются от таких же для частотно-импульсных систем, либо в виде частотных детекторов (рассмотренных ранее), в которых изменение частоты сигнала преобразуется в соответствующее изменение его амплитуды. Кроме аналоговых приемников, в которых частота преобразуется в постоянный ток, существуют цифровые приемники. Они позволяют осуществлять удобную форму цифрового отсчета и при необходимости вводить полученные данные в ЭВМ.

Для получения цифровой формы отсчета используют различные методы. Наиболее простым являются добавление к аналоговому приемнику АЦП. Этот метод не обеспечивает достаточной точности измерения частоты, так как погрешность складывается из погрешностей аналогового и цифрового преобразователей. Более совершенным методом является кодирование частоты в преобразователях последовательного счета, подобных рассмотренному ранее. Разница лишь в том, что на ключ, открываемый на определенный промежуток времени Т, должны поступать модулированные синусоидальные колебания. Счетное устройство может быть проградуировано в единицах частоты. Погрешность таких частотомеров составляет , то есть для уменьшения погрешности счет периодов частоты должен производиться в течение возможно более длительного промежутка времени Т. Так если ƒ=40 Гц, а =0, 3%, то время установления показаний частотомера составляет примерно 8 с. Увеличение быстродействия цифрового приемника для низкочастотных устройств достигается предварительным умножением частоты, подаваемой на вход частотомера.