Способ одновременного измерения нескольких параметров одним чувствительным элементом

 

СПОСОБ ОДНОВРЕМЕННОГО ИЗМЕРЕНИЯ НЕСКОЛЬКИХ ПАРАМЕТРОВ ОДНИМ 1ЧУВСТВИТЕЛЬНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ путем обEf v:- A3 (,.a -yji.. i.--,f 1.„ S- ялтшта.- д пл. - ТЕлШчШ Мй ; K.4t4i iJst fl. работки выходшдх сигналов преобразователя по градуировочным характеристикам , отличаюн ийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, на вход преобразователя с одним чувствительным элементом подают питающий псшигармонический сигнал и по амплитудам гармоник 1выходного сигнала судят о величине параметров, используя этом соответствующие градуировочные характерис|ТИКИ . /J т 00 о О)

„„SU„„ I 008616 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(59 С 01 9 21 0

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ в. с- ""„,- ц „0

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 (21) 2974177/18-21 (22) 12;08.80 (46) 30.03.83. Бюл. 9 12 (72) И.И. Кривоносов (53) 621.317(088.8) (56) 1. Патент США 9 3355949, кл. 73-345, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 691690, кл. G 01 D 21/02, 1979. (54)(57) СПОСОБ ОДНОВРЕМЕНЙОГО ИЗМЕРЕНИЯ НЕСКОЛЬКИХ ПАРАМЕТРОВ ОДНИМ .ЧУВСТВИТЕЛЬНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ путем обработки выходных сигналов преобразователя по градуировочным характеристикам, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, на вход преобразователя с одним чувствительным элементом подают питающий полигармонический сигнал и по амплитудам гармоник

1выходного сигнала судят о величине параметров, используя при этом соответствующие градуировочные характерис тики. 1008616

Изобретение относится к измерительной технйке и может быть использовано,;;например в авиационно-космической технике для одновременного измерения нескольких параметров (давление, температура, скорость и др.). 5

Известен способ измерения давления и температуры, заключающийся в возбуждении автоколебаний тремя автогенераторами трех пьезоэлементов А,В и С, из которых ньезоэлементы A и В обла- 10 дают существенно различными температурно-частотными характеристиками, а пьезоэлементы В и С по возможности тождественными 1 ).

Для этого способа характерно наличие погрешности, возникающей при измерении давления из-за недостаточной компенсации температурных воздействий. Это вызвано неизбежным разли.чием температуры пьезоэлементов В и

С, вследствие их пространственной раз несенности, а также из-за различных их свойств, а следовательно, и зависимостей частота-температура.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ, заключающийся в регистрации выходных сигналов схемы преобразования и их обработки па предварительно определенным градуировочным .характеристикам (2). 30

Недостатками известного способа являются ограниченные возможности его использования, вызванные -:осабенностями применения пьезоэлектрических резонаторов, что усложняет 35 измерен я, а также недостаточные точность и надежность, связанные со сложной технологией возбуждения множества колебаний в чувствительном элементе — пьезоэлектрическом резона-40 торе и появлением неучитываемых взаимосвязей между создаваемыми колебательными процессами.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу одновременного измерения нескольких параметров одним чувствительным элементом путем обработки выходных сигналов преобразователя по градуировочным характеристикам на вход .преобразователя с одним чувствительным элементом подают питающий полигармонический сигнал и по амплитудам гармоник выходсг ного сигнала судят о величине параметров, используя при этом соответствующие градуировочные характеристики.

Один и тот же чувствительный элемент критичен к влиянию на него ряда 60 параметров. При этом выходной сигнал

А схемы с чувствительным элементом будет являться функцией ряда параметров A = F Р, Т...). При включении в схему источника полигармонического сигнала на выходе схемы имеем гармоники, амплитуды которых так же являются функциями параметров.

Амплитуда каждой гармоники по-разному зависит как от давления, так и от температуры. При этом может ме няться не только чувствительность каждой гармоники к равным параметрам, но и знак этой чувствительности.

Математическая обработка градуировочных характеристик дает воэможность определить зависимости измеряемых параметров от амплитуд гармоник. При этом чтобы определить два параметра для обработки достаточно иметь две гармоники. Для определения п-параметров необходимо иметь п-гармоник.

На фиг . 1 показан пример поведения амплитуд гармоник Г1 I 2 Г, Г, Г при действии на индуктивный измерительный преобразователь параметров давления

Р и температуры Т; на фиг. 2 — структурная схема измерительной системы для реализации предлагаемого "пособа.

Измерительная система содержит источник 1 полигармонического сигнала, включенный в электрическую схему с чувствительным элементом 2. К выходу электрической схемы подключен ряд цепей преобразования из последовательно соединенных полосового фильтра 3, усилителя 4, детектора 5 и фильтра б нижних частот. Цепи преобразования подсоединены через аналого-цифровой преобразователь 7 к вычислительному устройству 8, имеющему на выходе вторичные приборы 9-11, отградуированные по измеряемым параметрам.

Способ осуществляется следующим образом.

На вход схемы преобразования с одним чувствительным элементом подают питающий полигармонический сигнал.

Источник 1 полигармонического сигнала создает на выходе электрической схемы с чувствительным элементом 2 также полигармонический сигнал. На выходе схемы преобразования выделяют амплитуды различных гармоник электрического сигнала. Амплитуды гармоник этого сигнала являются функциями нескольких. параметров, например, давления Р, температуры Т, скорости потока V и т.п.

Полосовые фильтры 3 служат для выделения различных гармоник. Усилители

4 служат для усиления амплитуд этих гармоник. Детекторы 5 и фильтры 6 нижних частот выделяют огибающую в узкой полосе частот, вырезанной полосовыми фильтрами 3. Сигналы с фильтров б .нижних частот поступают на аналого-цифровой преобразователь 7 и далее на вычислительное устройство 8.

По предлагаемому способу определяют величины параметров расчетным путем, по градуировочным зависимостям ампли1008616

10 туды гармоник от этих параметров.

Для этого в вычислительном устройстве 8 (фиг. 2) производится обработка поступивших сигналов в соответствии с заложенными в него данными о граДуировочных зависимостжх амплитуд гармоник от измеряемых параметров.

На выходе вторичных приборов 9-11 имеют информацию о измеряемых параметрах p T Ч и др.

ПредЛагаемый способ расширяет воэможности одновременного измерения нескольких параметров одним чувствительным элементом, так как он основан на использовании полигармонических электрических сигналов, 15 например, создаваемых генератором прямоугольных импульсов. При этом в качестве чувствительного элемента . могут быть использованы различные электрические, электромеханические, электрооптические,индуктивные, транс-" форматорные, емкостные,магнитные, электротепловые и другие виды измерительных преобразователей. Количество гармоник можно выбирать по числу измеряемых параметров. Возможности выбора гармоник связаны с удобством их обработки в соответствии с предварительно установленными градуировочными зависимостями амплитуд гармоник от измеряемых параметров. На практике количество наличных гармоник значительно больше числа измеряемых параметров, поэтому выбо конкретных гармоник обладает расширенными возможностями.

Способ упрощает одновременное измерение- нескольких параметров одйим чувствительным элементом, так как не требуется нескольких источников питания или генераторов. Амплитуда, реализующая предлагаемое техническое решение, проста и не требует сложных настроек и регулировок. Тонность и надежность одновременного измерения нескольких параметров одним чувствительным элементом повышены за счет воэможности учета воздействий всех измеряемых параметров, взаимного влияния и возможности работы на тех гармониках которые наиболее удобны для преобразований обработки и Измерений.

1008616

hatt

Составитель В. Рябцев

Редактор Н.Стащишина Техред М,Коштура Корректор И .Шулла

Заказ 2327/53 Тираж 641 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по.делам изобретений и открытий.

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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