3. Генераторные измерительные схемы

_{В датчиках, использующих генераторные измерительные схемы, источники модулируемого сигнала обы­чно устроены по схеме синусного генератора. Если ЧЭ входят в состав генератора, то вариации их импедансов под действием измеряемой величины влияют на частоту его колебаний. В общем случае частота генерации сигнала соответствует резонансной час­тоте контура, со­стоящего из катушки индуктивности  и конденсатора емкостью} 

_{Здесь  –– добротность катушки индуктивности, –– активное сопротивление катушки индуктивности. В большинстве случаев   поэтому для обоих контуров} 

_{В генераторных измерительных схемах, как и в параметрических, используют различные способы линеаризации. Чаще всего ЧЭ работают в линейной зоне, т. е.  и  . Тогда в зависимости от типа ЧЭ для соответствующих изменений частоты получаем}

_{т. е. или} 

_{Пусть измеряемая величина x изменяется относительно значения  по гармоническому закону с частотой w и амплитудой колебаний  т. е.  (аналогично  Мгновенное значение частоты генератора будет определяться выражением}

_{где  или в зависимости от типа ЧЭ.}

_{Частота генератора модулируется по закону x(t). Для выходного напряжения генератора  в общем случае справедлива запись где j (t) –– мгновенное значение фазы генератора. Поскольку при модуляции в каждый момент времени  то}

_{а, следовательно,}

_{Таким образом, на выходе генератора}

_{Это выражение можно рассматривать как функцию преобразования генераторной схемы. Иногда используют другую запись:}

_{где –– параметр, называемый коэффициентом частотной модуляции.}

_{Функция преобразования генераторной схемы является нелинейной. Генераторные измерительные схемы часто используют в многоканальных информационных системах (рис. 2.15). В этом случае сигнал каждого ЧЭ (или датчика в целом) модулирует свою частоту, которая получила название поднесущей. Совокуп­ность промодулированных таким образом сигналов модулирует затем общую несущую частоту .}

_{В заключение рассмотрим особенности частотной характеристики измерительных схем. Выходной сиг­нал измерительной схемы характеризуется спектром частот, который зависит, во-первых, от спектра частот измеряемой величины и, во-вторых, от возможностей самого информационного канала передать ее значение без искажения. Следовательно, измерительная схема обладает собственной полосой пропускания В, т. е. совокупностью частот, которые могут быть переданы через тракт измерений. Чтобы передать информацию без искажений, ее полоса пропускания должна быть шире диапазона частот спектра сигнала. Обычно измеряемую величину х с периодом T представляют в виде ряда Фурье –– бесконечной последовательности гармонических составляющих с амплитудами  где n –– целое число, w1 = 2p/T –– основная частота (первая гармоника) сигнала. Абсолютно точное представление функции х таким рядом требует бесконечно большого числа гармоник или бесконечно широкой полосы пропускания канала преобразования информации. Ограничение спектра приводит к искажению сигнала; максимальная величина этого искажения определяется числом гармоник, которое сохраняется в процессе преобразования сигнала. Если сигнал можно представить в виде последовательности прямоугольных импульсов длительностью  и периодом  Например, для  = 1 мкс верхняя граничная частота спектра преобразователя составит 1 МГц. В соответствии с изложенным для уменьшения частотных искажений целесообразно использовать измерительные схемы постоянного тока.}