[其他]磁掃描數模混合指示記錄儀

在審

• 申請號: 101985000000046
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100046B
• 公開（公告）日: 1985-09-10
• 發明（設計）人: 王家楨
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 代理公司: 清華大學專利事務所
• 代理人: 嚴文典

磁掃描數模混合指示記錄儀是一種用于指示記錄電信號的儀表，它不用滑線電阻或導電塑料電位器，而是由磁掃描裝置、時鐘脈沖源、門電路、脈沖計數器、數－模轉換器等構成負反饋通道。這種儀表的主要優點是利用非接觸法實現負反饋，避免了滑動磨擦和寄生電勢，而且便于得到數字和模擬兩種指示記錄。

磁掃描數模混合指示記錄儀是一種指示記錄電信號的儀表。

這種儀表用于工業生產過程參數的監視和自動記錄，與適當的變送器或傳感器配合便能指示記錄各種非電量，附加適當的裝置還可以兼有報警或控制功能。

目前應用最普遍的指示記錄儀（以國產XWO型自動電位差計為代表）是用滑線電阻或導電塑料電位器作為負反饋元件，與測量電路、伺服放大器，可逆電動機、指針和記錄筆等共同構成的。它的最大缺點是在滑線電阻或導電塑料電位器上有滑動摩擦，有寄生電勢，而且較難制造和維護（尤其是滑線電阻，這方面的缺點更為突出）。此外，由于在整個儀表里沒有數字量信號，不能顯示或打印數字。

除上述形式外，國外還有電容平衡式以“福克斯波諾（Foxboro）”的Dynalog型為代表、應變電橋式以“布朗（Brown）”的Electronik17型為代表、磁平衡器（或磁通橋）式以“北辰”的EKR39型為代表、超聲定位式以“橫河”的3057型為代表，都對材料和工藝要求很高，而且也沒有數字化措施。

“橫河”的3088及4088型數模混合記錄儀雖然避免了滑動摩擦，而且已經數字化，但只在標尺兩端有光電定位，線路和工藝也過于復雜，必須有前置放大、模數轉換和微處理機，成本過高。

“東芝”的738及739型數模混合記錄儀也必須有前置放大，模-數轉換和微處理機，而且只能用熱敏紙記錄。

為了克服以上各項缺點，設計了磁掃描數模混合指示記錄儀，它是用非接觸法把對應于指針和記錄筆位置的轉角測出來并把它數字化，再經過數-模轉換得到負反饋信號，與原有正向通道共同組成數模混合方式的閉環自動平衡式儀表，它既有模擬量輸出，也有數字量輸出。

上述測量轉角并加以數字化的任務，是在負反饋通道里完成的，它由下述磁掃描裝置及門電路、時鐘脈沖源、脈沖計數器等電路器件共同實現。

磁掃描裝置如圖1。在同步電動機的軸〔1〕上裝有圓盤〔2〕，圓盤的邊緣上有磁性體〔3〕，它的兩個磁極N和S間有窄縫狀間隙〔4〕。在圓盤附近有磁頭〔5〕和〔6〕，其中磁頭〔5〕固定不動，磁頭〔6〕由指針和記錄筆帶動，于是磁頭〔5〕和〔6〕之間的夾角φ就與指針和記錄筆當時所處的位置有對應的關系。當同步電動機轉動時，窄縫狀磁極間隙〔4〕先后在磁頭〔5〕和〔6〕前掃過，這兩個磁頭就會產生尖脈沖電信號。夾角φ越大，上述兩個尖脈沖的間隔時間就越長。這樣，就依靠掃描技術把空間轉角的大小變成了時間的長短。

在時鐘脈沖源和脈沖計數器之間有門電路，利用磁頭〔5〕的尖脈沖控制門電路使它開啟，利用磁頭〔6〕的尖脈沖控制門電路使它關閉，進入脈沖計數器的時鐘脈沖數就和兩個尖脈沖的間隔時間成正比。這樣，就利用脈沖技術把時間的長短變成了數字。

磁掃描裝置、門電路、時鐘脈沖源、脈沖計數器之間的連接關系及本發明的主要技術構成如圖2。圖中K和D是原有指示記錄儀（以國產XWC型自動電位差計為例）里的伺服放大器和帶動指針及記錄筆的可逆電動機，這是閉環自動平衡系統的正向通道;MS是前述磁掃描裝置;P是時鐘脈沖源;G是門電路;C是脈沖計數器;D/A是數-模轉換器;KF是衰減器。以上從圖2中的MS到KF都處在閉環自動平衡系統的負反饋通道里。圖中X代表被測電信號，也就是整個儀表的輸入，它和負反饋信號相減之后，將偏差送入伺服放大器K，經過放大之后驅動可逆電動機D，使指針和記錄筆移動，同時還帶動磁掃描裝置MS里的磁頭〔6〕，使圖1中的轉角φ變化。轉角φ的變化經過圖2所示負反饋通道里的MS、G、C、D/A、KF之后，又使負反饋信號改變，直到負反饋信號和輸入信號相等，偏差為零時，可逆電動機D才停止轉動。圖中輸出Y¹對應于指針和記錄筆的位置，以模擬量的形式反映被測電信號的大小。輸出Y₂代表脈沖計數器的計數結果，就能以數字量的形式輸出被測電信號。