Частотный датчик давления (его варианты)

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 28.05.81 (21) 3292818/18-10 (5$) М, Ктт.з с присоединением заявки ¹ 3292817/18-10

Г 01 1. 11/00

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

f53) УДК 531.787 (,088. 8) Опубликовано 280283. Бюллетень ¹8

Дата опубликования описания 28. 02. 83

С.Ю. Иванов, И.В. Корольков и Н. Н. Прокойецко

/,:,./

;Московское ордена Ленина, ордена Октя ской".,:Веволвции,;:: / и ордена Трудового Красного Знамени высшее хйичеакое, / училище им. Н.Э.Баумана (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) ЧАСТОТНЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ ) 10

20

30

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения давления жидких и газовых сред.

Известны частотные датчики давления, содержащие цилиндрический резонатор, емкостную систему возбуждения и съема колебаний, которая поддерживает незатухающие колебания резонатора f1 ).

Наиболее близким к предлагаемому является частотный датчик давления, содержащий цилиндрический резонатор дифференциальный усилитель, выход которого связан с электродами возбуждения колебаний резонатора, разнополярные источники постоянного поляриэующего напряжения, через резисторы соединенные с электродами съема колебаний резонатора (2).

Недостатком известного частотного датчика давления является ограниченная точность измерений, обусловленная влиянием паразитных емкостных связей электродов резонатора.

Цель изобретения — повышение точ ности измерений за счет устранения влияния паразитных емкостных связей электродов резонатора.

Указанная цель достигается тем, что частотный датчик давления по первому варианту снабжен тремя группами ключей, делителями напряжения, выпрямителем, фильтром, генератором синусоидального напряжения и программным блоком управления, причем электроды съема колебаний резонатора через ключи первой группы соединены с общим проводом, через ключи второй группы соединены с разнополярными источниками постоянного поляриэующего напряжения и через делители напряжения связаны с входами дифференциального усилителя, выход которого через ключ третьей группы и последовательно соединенные выпрямитель и фильтр низкой частоты соединен с управляющим входом одного из делителей напряжения, а через ключ второй группы подключен к электродам возбуждения колебаний резонатора, которые через ключ третьей группы соединены с генератором синусоидального напряжения, причем управляющие входы ключей каждой группы соединены с соответствующим выходом программного блока управления.

По второму варианту частотн и датчик давления снабжен двумя делителями

1000807 напряжения, двумя синхронными детекторами, "двумя фильтрами низкой частоты, дифференцирующей цепочкой,, а также дополнительным дифференциальным усилителем, причем электроды съема колебаний резонатора через делители напряжения .соединены с входами дифференциального усилителя, а пб ледние через синхронные детекторы и фильтры низкой частоты .соединены с соответствующими входами дополнительного дифференциального усилиte ra, выход которого связан с уп-; равляющим входом одного иэ делителей, при этом выход дифференциального усилителя через дифференцирующую цепочку соединен с управляющими входами обоих синхронных детекторов.

На фиг. 1 дана схема частотного датчика давления по,первому варианту> на фиг. 2 — то же, по второму варианту.

Частотный датчик давления фиг.1) содержит цилиндрический резонатор 1 .с электродами возбуждения 2 и 2 и съема колебаний 3 и 3». К.электродам съема подключены входы делителей 4 и 5 напряжения, выходы кото.— рых соединены с входами дифференци ального усилителя 6 . Делитель 5 выполнен управляемым, а с его управляющим входом через ключ 7 третьей группы, выпрямитель 8 и фильтр 9 низкой частоты овязан выход усилителя 6. Через ключ 10 второй группы выход усилителя. 6. соединен с электродами 2 и 2 возбуждения колебаний, с которыми также связан через ключ

11 третьей. группы генератор 12 синусоидального напряжения. Электроды

3 и 3 съема через резисторы и ключи

13 и 14 второй группы соединены с разнополярными источниками поляризующего напряжения, а также через ключи 15 и 16 первой группы соединены,с общим проводом. управляющие входы ключей каждой группы соединены с соответствующим выходом программного блока 17 управления.

Частотный датчик давления (фиг.1) работает следующим образом.

Перед началом цикла регулировки блок 17 управления высоким потенциалом на третьем выходе замыкает клю чи 7 и, 11 „ а также коротким импульсом со своего первого выхода. крат-. ковременно замыкает ключи 15 и 16.

При этом на электроды 2 и 2 возбуждения подается синусоидальное напряжение с генератора 12, а также происходит быстрый разряд емкостей электродов съема через кратковременно замкнутые ключи 15 и 16 на общий провод. Ключи 10, 13 и 14 во время цикла регулировки разомкну

7ые

Иэ-за наличия паразитной.емкостной связи электродов 3 и 3 съема с, электродамн 2 и 2 возбуждения

t колебаний на входы усилителя 6 через емкости паразитной связи. и.дели5 тели 4 и 5 напряжения проникает напряжение.с выхода генератора 12. При нарушении равенства между величинами паразитных связей каждого из электродов 3 и 3 на выходе усилителя

6 появляется напряжение, которое через выпрямитель 8 и фильтр 9 пос.тупает на управляющий вход делителя 5 и изменяет его коэффициент передачи до тех пор, пока напряжения помех на. входах усилителя 6 не будут равны . После этого цикл регулировки заканчивается, на втором выходе бло ка управления появляется . высокий потенциал, а на третьем — низкий.

При этом ключи 7, 11, 15 и 16 разом кнуты, а ключи 10, .13 и 14 второй группы замкнуты. Резонатор 1, электроды возбуждения 2 и и съема 3 и

3, делители напряжения 4 и 5, уси-. литель 6 и замкнутый ключ 10 образуют замкнутый контур, в котором выполняются условия самовозбуждения на частоте собственных колебаний резонатора 1, которая бднозначно связана с измеряемым давлением.

Частотный"датчик давления. (фиг.2) содержит цилиндрический резонатор 1, электроды возбуждения 2 и 2 и съема.

3 и 3, расположенные вокруг резонато ра 1. Электроды 3 и. 3 съема через

35 резисторы подключены к разнополяр- . ным источникам постоянного поляризующего напряжения, а также непосредственно связаны с входами делителей 4 и 5 напряжения. Выходы делителей 4 и 5 напряжения соедине40 ны с входами дифференциального усилителя 6. К входам дифференциального усилителя 6 подключены также входы синхронных детекторов 7 и 8, выходы

45 которых через фильтры низкой 9 и 10 частоты связаны с входами дополни. тельного дифференциального усилителя 11. Выход усилителя 11 подклюЭ чен к управляющему входу делителя 5 напряжения. Выход усилителя 6 соеди- .нен с электродами 2 и 2 возбуждения, t а также через цепочку 12, сдвигающую фазу на 90О .связан с управляющими входами:синхронных детекторов 7 и

Частотный датчик давления (фиг.2) работает следующим образом.

В замкнутом контуре, образованном усилителем 6, электродами 2 и 2 возбуждения колебаний, резонатором

1, электродами 3 и 3 съема колеба60 ний и делителями 4 и 5 напряжения возникают автоколебания на частоте свободных колебаний резонатора 1, связанной с измеряемым давлением.

Если емкости паразитных связей элект65 родов 3 и 3 съема с электродами

1000807

Формула изобретения

ЗО

2 и 2 возбуждения не равны, то на выходе усилителя 6 возникает нескомпенсированное напряжение помехи.

Синхронные детекторы 7 и 8, на вкодах которых действуют те же напряже ния, что и на входах усилителя 6, открываются:положительными полуцериодами выходного напряжения усилителя 6, прошедшего фазосдвигающую цепочку 12. Фильтры. 9 и 10 выделяют постоянную составляющую выходных .напряжений синхронных детекторов 7 и 8, которые пропорциональны:.амплитудам напряжений помех. На выходе усилителя 11 образуется разность этих напряжений, которая изменяет 15 коэффициент передачи делителя 5 до тех пор, пока напряжения помех на входах усилителя 6 не будут равны. При этом на выходе усилителя 6 имеет место лишь напряжение полезного 20 сигнала.

Таким образом, благодаря приМене нию отрицательной обратной связи по разности амплитуд помех, искл-. чаются погрешности датчика, вызван- 25 ные изменениями паразитной емкостной связи электродов резонатора.

1. Частотный датчик давления, содержащий цилиндрический резонатор, дифференциальный усилитель, электроды возбуждения и съема .колебаний резонатора, разнополярные источники постоянного поляризующего напряжения, отличающийся. тем, что, с целью повышения точности измерений за счет устранения влияния параэитных емкостных связей электродов ре- 4О зонатора, он снабжен тремя группами ключей, делителями напряжения, выпрямителем, фильтром, генератором синусоидального напряжения и программным блоком управления, причем элект- 4> роды съема колебаний резонатора через ключи первой группы соединены с общим проводом, через ключи второй группы соединены с разнополярными источниками постоянного поляриэую- 50 щего напряжения и через делители напряжения свяэаны с входами дифференциального усилителя, выход которого через ключ третьей .группы и последовательно соединенные выпрямитель и фильтр низкой частоты соединен с управляющим входом одного из делителей напряжения, а через ключ второй группы подключен к электродам возбуждения колебаний резонатора, которые через ключ третьей группы соединены с генератором синусоидального напряжения, причем управляющие входы ключей каждой группы соединены с соответствующим выходом программного блока управления.

2. Частотный датчик давления, содержащий цилиндрический резонатор, дифференциальный усилитель, выход которого связан с электродами возбуждения колебаний резонатора, разнополярные источники постоянного .поляризующего напряжения, через резисторы соединенные с электродами съема колебаний резонатора, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет устранения влияния паразитных емкостных связей электродов резонатора, он снабжен двумя делителями напряжения, двумя синхронными детекторами, двумя фильтрами низкой частоты, дифференцирующей цепочкой, а также дополнительным дифференциальным усилителем, причем электроды съема колебаний ре зонатора через делители напряжения соединены с входами дифференциального усилителя, а последние через синхронные детекторы и фильтры низкой частоты соединены с соответствующими входами дополнительного дифференциального усилителя, выход которого связан с управляющим входом одного из делителей, при этом выход дифференциального усилителя через дифференцирующую цепочку соединен с .управляющими входами обоих синхронных детекторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 226912, кл,. 4 014 ° 11/00, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР

1по заявке В 2791063/18-10, 06.07.79 (прототип 1.

1000807

ВНИИПИ Заказ 1362/41 Тираж 871 Подписное

Филиал ППП "Патент",г.Ужгород,ул,Проектная,4