Устройство для измерения давления

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ, содержащее автогенераторнь1й измеритель, включающий в себя рабочий измерительУ1ый преобразователь , первый управляемый ключ, счетчик и блок управления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности путем исключения влияния дестабилизирующих факторов на результаты измерений, оно дополни- . тельно снабжено блоком компенсации нестабильностей, содержащим последовательно соедин енные триггер, формиг рователь сигнала ошибки, формирователь управляющего сигнала, выход которого соединен с входом управляе мого генератора импульсов и выходом блока управления, формирователь коротких импульсов, отсчетное устройство и два управляемых коммутатора, а автогенераторный измеритель выполнен управляемым и дополнительно содержит компенсационный измерительный преобразователь подключенный к нему через второй управляемый ключ, при этом рабочий и компенсационный преобразователи выполнены индуктивными , выход автогенераторного измерителя соединен с входом счетчика, выход которого через первый коммутатор соединен с отсчетным устройством, а через второй коммутатор - с первым входом триггера, выход управляеСО мого генератора импульсов соединен с управляющим входом .автогенераторного измерителя и входом формирователя импульсов, выходом подключенного к второму входу триггера, при этом управляющие входы ключей и коммутаторов подключены к соответствующим выхо/;ам блока управления, а рабочий измерительный преобразователь через эо :о 4; первый ключ подключен к автогенераторному измерителю. со ;о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А

3(50 6 01 1я 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV CBirQETEJlbCTHY

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 3365302/18-10 (22) 16. 12.81 (46) 30.04.84. Бюл. 9 16 (72) C.È. Корищ (71) Уральский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и конструкторского института Цветметавтоматика (53) 531.787(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

)) 427256, кл. G 01 Ь 11/00, 1972.

2. Авторское свидетельство. СССР

М 771486, кл, G 01 L 11/00, 1978 (прототип). (54)(57) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ДАВЛЕНИЯ, содержащее автогенераторный измеритель, включающий в себя рабочий измерительный преобразователь, первый управляемый ключ, счет« чик и блок управления, о т л и ч а ю-; щ е е с я тем, что, с целью повышения точности путем исключения влияния дестабилизирующих факторов на результаты измерений, оно дополнительно снабжено блоком компенсации нестабильностей, содержащим последовательно соединенные триггер, форми-. рователь сигнала ошибки, формирователь управляющего сигнала, выход которого соединен с входом управляе мого генератора импульсов и выходом блока управления, формирователь коротких импульсов, отсчетное устройство и два управляемых коммутатора, а автогенераторный измеритель выполнен управляемым и дополнительно содержит компенсационный измерительный преобразователь, подключенный к нему через второй управляемый ключ, при этом рабочий и компенсационный преобразователи выполнены индуктивными, выход автогенераторного измерителя соединен с входом счетчика, выход которого через первый коммутатор соединен с отсчетным устройством, а через второй коммутатор — с пер- Е

C вым входом триггера, выход управляемого генератора импульсов соединен с управляющим входом автогенераторного ивмиритиля и вводом формирователя импульсов, выходом подключенного к второму входу триггера, при этом управляющие входы ключей и коммутаторов подключены к соответствующим выходам блока управления, а рабочий измерительный преобразователь через первый ключ подключен к автогенераторному измерителю.

1089439

65

Изобретение относится к контрольч но-измерительной технике, в частности к устройствам, предназначенным для контроля и измерения давления.

Известны .устройства для измерения давления, содержащие чувствительный 5 элемент и преобразователь перемеще ния чувствительного элемента в выродной электрический сигнал fl) .

Недостатком таких устройств является низкая точность измерения давления, обусловленная температур« ной нестабильностью жесткости чувствительного элемента.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является 15 устройство для измерения давления, содержащее автогенераторный измери" тель, включающий в себя рабочий измерительный преобразователь, первый управляемый ключ, счетчик и 70 блок управления (2) .

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения давления н условиях воздействия на датчик температуры и вибрации. Цель изобретения — повышение точности путем исключения влияния дестабилизирующих факторов на результаты измерений.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения давления, содержащее автогенераторный измеритель, включающий в себя рабочий измерительный преобразователь, первый управляемый ключ, счетчик и блок управления, дополнительно снабжено блоком .компенсации нестабильностей, содержащим последовательно соединенные триггер, формирователь сигнала ошибки, формирователь управляющего сигнала, выход которого 40 соединен с входом управляемого генератора импульсов и ныходом блока управления, формирователь коротких импульсов, отсчетное устройство и два упРавляемых коммутатора, а автогене" 45 раторный измеритель выполнен управляеьым и дополнительно содержит компенсационный измерительный преобразователь, подключенный к нему через втоРой Управляемый ключ, при этом рабочий и компенсационный преобразовате.ли выполнены индуктивными, выход . автогенераторного измерителя соединен с входом счетчика, выход которого через первый коммутатор соединен с отсчетным устройством, а через второй коммутатор - с первым нходом триггера, выход управляемого генера тора импульсов соединен с управляющим входом автогенераторного измерителя и входом формирователя коротких 60 импульсов, выходом подключенного к второму входу триггера, при этом управляющие входы ключей и коммутатторов подключены к соответствующим выходам блока управления, а рабочий измерительный преобразователь через первый ключ подключен к автогенераторному измерителю.

На фиг. 1 принедена структурная блок-схема устройства;на фиг. 2— графики, поясняющие его работу.

Устройство содержит частотный датчик 1 давления, сМетчик 2 числа колебаний, подключенный своими выходами через коммутатор 3 к отсчетному устройству 4 и через коммутатор 5 — к блоку 6 компенсации нестабильностей, и блок 7 управления.

Частотный датчик 1 давления выполнен в виде автогенераторного измерителя 8, и контур которого через первый ключ 9 включен рабочий индуктивный измерительный преобразо-. ватель 10 с упругим элементом 11, а через второй ключ 12 — компенсационный индуктивный измерительный преобразователь 13 с упругим элементом 14. Преобразователи 10 и 13 размещены в корпусе датчика 1 в непос редственной близости друг от друга.

К упругому элементу 11 подводится измеряемое давление, а к упругому элементу 14 — некоторое постоянное давление.

Блок 6 компенсации нестабильности выполнен в виде последовательно соединенных,триггера 15, формирователя 16 сигнала ошибки, формирователя 17 управляющего сигнала и управляемого генератора 18 импульсов.

Выход генератора 18 соединен с управляющим входом 19 автогенераторного измерителя 8 и с входом формирователя 20 коротких импульсов по заднему фронту импульсного сигнала, подключенного выходом к второму вхо« ду триггера 15, первый вход которого подключен к коммутатору 5. Управляющие входы 21 и 22 ключей 9 и 12 и управляющие входы 23 и 24 коммутаторов 3 и 5 подключены к выходам блока 7 управления, синхронизирован. ного с управляеьым генератором 18.

Устройство работает следующим образом.

В датчике 1 под действием измеряемого давления происходит перемещение упругого элемента 11, что приводит к изменению индуктивности преобразователя 10.

В измерительном такте работы устройства по команде с блока 7, посту" пающей на управляющий вход. 21, ключ

9 замыкается, и индуктивность преобразователя 10 оказывается подключен" ной в колебательный контур автогенераторного измерителя 8, частота которого является функцией измеряемого давления. Автогенераторный измеритель

8 работает в импульсном режиме и генерирует измерительную пачку колебаний в течение времени t« „, равного длительности импульсной «оманды, lIQ»

1089439 ступающей на его управляющий вход 19 (фиг.2а) . Число колебаний в пачке регистрируется счетчиком 2, с выхода которого через замкнутый в измерительном такте коммутатор 3 оно поступает. в отсчетное устройство 4. 5

Действие дестабилизирующих факторов (температуры и вибрации) вызывает изменение магнитной проницаемости преобразователя 10, параметров автогеиераторного измерителя 8, жесткос- 10 ти упругого элемента 11..Для компенсации нестабильностей в измерительном такте необходимо определить компенсирующую длительность пачки колебаний в эталонном такте 15

В эталонном такте работы устрой(ства ключ 9 и коммутатор 3 размыкаются, а ключ 12 и коммутатор 5 замы" каются, при этом преобразователь

13 подключается в колебательный контур автогенераторного измерителя

8, а выходы счетчика 2 подключены к блоку 6 компенсации нестабильностей. В исходном состоянии, при граду. ировке датчика, число колебаний в эталонной пачке И равно т.о

Н м о этатизм > где f — частота колебаний с компенсационным измерительным преобразователем 13.

В момент, когда в счетчик 2 поступит Й,; импульсов, íà его выходе, соответствующем коэффициенту пересчета N, ïîÿâëÿåòñÿ команда, уста- З5 навливающая триггер 15 в единичное состояние, (фиг.2б). Перевод триггера 15 в нулевое состояние осуществляется по заднему фронту импульса, управляющего длительностью пачки с 40 помощью формирователя 20 короткого ,импульса. Включение рабочего и компенсационного преобразователей 10 и 13 происходит периодически с периодом

Т. При этом постоянная составляющая 4 сигнала U „ на выходе триггера 15, выделяемая формирователем 16 сигнала ошибки, равна

l — U <Н

Рсо т тг У 50 о где U „— напряжение на единичном выходе триггера 15.

Формирователь 17 управляющего сигнала н астраивается таким образом, что при градуировке устройства управ-55

I ляющее напряжение, поступающее на унравляемий генератор 18 импульсов, равно нулю,(например, с помощью дифференциального усилителя, на один из входов которого поступает напряжение V+,, а на другой - равное ему опорное напряжение). При этом длительность импульсов на выходе генератора

18 устанавливается равной tq .

При увеличении частоты Й, под действием дестабилизирующих факторов набор в счетчике 2 числа импульсов, равного М,,, происходит раньше, чем при градуировке. Последний фронт им-,, пульса на выходе триггера 15 сдвигается влево, а сам импульс расширяет ся, что приводит к увеличению постоянной составляющей этого сигнала U+Ä„+ (фиг.2в). На выходе формирователя 17 управляющего сигнала появляется. напряжение, которое, воздействуя на управляемый генератор 18 импульсов, уменьшает длительность пачки импульсов таким образом; что в замкнутой системе компенсации нестабильностей число колебаний в пачке возвращается к первоначальному значению N . .

При уменьшении частоты f>,под действием дестабилизирующих факторов число колебаний N поступает в счет н.о чик 2 эа более длительное, чем при калибровке, время. При этом передний фронт импульса на выходе триггера

15 сдвигается вправо, а сам импульс сужается, что приводит к уменьшению постоянной составляющей U>„<-(фиг 2r) .

Длительность пачки колебайий уве-. личивается так, что число колебаний в ней по-прежнему равно N

Найденное в эталонном такте значение управляющего сигнала, регулирующего длительность пачки колебаний, запоминается формирователем 17 управляющего сигнала, что обеспечивает выполнение в очередном измерительном такте.

Применение изобретения позволяет обеспечить компенсацию нестабильностей перед каждым измерительным тактом посредством регулирования дли тельности формируемой пачки колебаний. Периодическая коррекция измерительного такта предотвращает накопление прогрессирующих погрешностей и обеспечивает долговременное поддержание метрологических характеристик устройства на высоком уровне.

1089439

У и 1

k ro

bj ГЗ

Б)

Ьг г)

Составитель Н.Кизилов

Редактор Л.Филь Техред M.Ãåðãåëü Корректор Г.Реметник

Заказ 2923/39 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретениЯ и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. ужгороц, уп Проектная,4