[其他]磁扫描数模混合指示记录仪

说明书

磁扫描数模混合指示记录仪是一种用于指示记录电信号的仪表，它不用滑线电阻或导电塑料电位器，而是由磁扫描装置、时钟脉冲源、门电路、脉冲计数器、数－模转换器等构成负反馈通道。这种仪表的主要优点是利用非接触法实现负反馈，避免了滑动磨擦和寄生电势，而且便于得到数字和模拟两种指示记录。

磁扫描数模混合指示记录仪是一种指示记录电信号的仪表。

这种仪表用于工业生产过程参数的监视和自动记录，与适当的变送器或传感器配合便能指示记录各种非电量，附加适当的装置还可以兼有报警或控制功能。

目前应用最普遍的指示记录仪（以国产XWO型自动电位差计为代表）是用滑线电阻或导电塑料电位器作为负反馈元件，与测量电路、伺服放大器，可逆电动机、指针和记录笔等共同构成的。它的最大缺点是在滑线电阻或导电塑料电位器上有滑动摩擦，有寄生电势，而且较难制造和维护（尤其是滑线电阻，这方面的缺点更为突出）。此外，由于在整个仪表里没有数字量信号，不能显示或打印数字。

除上述形式外，国外还有电容平衡式以“福克斯波诺（Foxboro）”的Dynalog型为代表、应变电桥式以“布朗（Brown）”的Electronik17型为代表、磁平衡器（或磁通桥）式以“北辰”的EKR39型为代表、超声定位式以“横河”的3057型为代表，都对材料和工艺要求很高，而且也没有数字化措施。

“横河”的3088及4088型数模混合记录仪虽然避免了滑动摩擦，而且已经数字化，但只在标尺两端有光电定位，线路和工艺也过于复杂，必须有前置放大、模数转换和微处理机，成本过高。

“东芝”的738及739型数模混合记录仪也必须有前置放大，模-数转换和微处理机，而且只能用热敏纸记录。

为了克服以上各项缺点，设计了磁扫描数模混合指示记录仪，它是用非接触法把对应于指针和记录笔位置的转角测出来并把它数字化，再经过数-模转换得到负反馈信号，与原有正向通道共同组成数模混合方式的闭环自动平衡式仪表，它既有模拟量输出，也有数字量输出。

上述测量转角并加以数字化的任务，是在负反馈通道里完成的，它由下述磁扫描装置及门电路、时钟脉冲源、脉冲计数器等电路器件共同实现。

磁扫描装置如图1。在同步电动机的轴〔1〕上装有圆盘〔2〕，圆盘的边缘上有磁性体〔3〕，它的两个磁极N和S间有窄缝状间隙〔4〕。在圆盘附近有磁头〔5〕和〔6〕，其中磁头〔5〕固定不动，磁头〔6〕由指针和记录笔带动，于是磁头〔5〕和〔6〕之间的夹角φ就与指针和记录笔当时所处的位置有对应的关系。当同步电动机转动时，窄缝状磁极间隙〔4〕先后在磁头〔5〕和〔6〕前扫过，这两个磁头就会产生尖脉冲电信号。夹角φ越大，上述两个尖脉冲的间隔时间就越长。这样，就依靠扫描技术把空间转角的大小变成了时间的长短。

在时钟脉冲源和脉冲计数器之间有门电路，利用磁头〔5〕的尖脉冲控制门电路使它开启，利用磁头〔6〕的尖脉冲控制门电路使它关闭，进入脉冲计数器的时钟脉冲数就和两个尖脉冲的间隔时间成正比。这样，就利用脉冲技术把时间的长短变成了数字。

磁扫描装置、门电路、时钟脉冲源、脉冲计数器之间的连接关系及本发明的主要技术构成如图2。图中K和D是原有指示记录仪（以国产XWC型自动电位差计为例）里的伺服放大器和带动指针及记录笔的可逆电动机，这是闭环自动平衡系统的正向通道;MS是前述磁扫描装置;P是时钟脉冲源;G是门电路;C是脉冲计数器;D/A是数-模转换器;KF是衰减器。以上从图2中的MS到KF都处在闭环自动平衡系统的负反馈通道里。图中X代表被测电信号，也就是整个仪表的输入，它和负反馈信号相减之后，将偏差送入伺服放大器K，经过放大之后驱动可逆电动机D，使指针和记录笔移动，同时还带动磁扫描装置MS里的磁头〔6〕，使图1中的转角φ变化。转角φ的变化经过图2所示负反馈通道里的MS、G、C、D/A、KF之后，又使负反馈信号改变，直到负反馈信号和输入信号相等，偏差为零时，可逆电动机D才停止转动。图中输出Y¹对应于指针和记录笔的位置，以模拟量的形式反映被测电信号的大小。输出Y₂代表脉冲计数器的计数结果，就能以数字量的形式输出被测电信号。