Устройство для измерения давления

 

I, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ, содержащее корпус, цилиндрический резонатор, приемники колебаний, выходы которых подключены к входам дифференциального усилителя, выход которого подсоединен к входам возбудителей колебаний, при этом возбудители и приемники колебаний размещены равномерно по окружности вокруг цилиндрического резонатора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений путем учета влияния температуры, в него дополнительно введены первый и второй блоки коммутации и таймер , при этом выходы приемников колебаний подсоединены к сигнальным входам первого блока коммутации, выходы которого подсоединены к входам дифференциального усилителя, выход которого соединен с входом второго блока коммутации, при этом выход таймера подключен к управляющим входам первого и второго блоков коммутации. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения быстродействия путем умень9 шения времени прохода от одной моды сл колебаний к другой, оно снабжено устройством торможения колебаний резонатора, подключенным к таймеру. 3.Устройство по п. 2, отличающееся тем, что устройство торможения колебаний резонатора выполнено в виде электромагнита, :о установленного с зазором относительно резонатора. 9д J±k . t)

(19) (I )) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5ц4 С 01 L ll/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ Н (21) 3717291/24-10 (22) 30.01.84 (46) 15.11.85. Бюл. Р 42 (7l) Всесоюзный заочный машиностроительный институт (72) С.Ю. Иванов, Н.Н. Мгебришвили и M.Ê. Жигулевцева (53) 531.787(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 473072, кл. С 01 L 11/00, 1975.

Авторское свидетельство СССР

)р 757888, кл. G 01 L 11/00, 1980. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ, содержашее корпус, цилиндрический резонатор, приемники колебаний, выходы которых подключены к входам дифференциального усилителя, выход которого подсоединен к входам возбудителей колебаний, при этом возбудители и приемники колебаний размещены равномерно по окружности вокруг цилиндрического резонатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений путем учета влияния температуры, в него дополнительно введены первый и второй блоки коммутации и таймер, при этом выходы приемников колебаний подсоединены к сигнальным входам первого блока коммутации, выходы которого подсоединены к входам дифференциального усилителя, выход которого соединен с входом второго блока коммутации, при этом выход таймера подключен к управляющим входам первого и второго блоков коммутации.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия путем умень шения времени прохода от одной моды колебаний к другой, оно снабжено устройством торможения колебаний резонатора, подключенным к таймеру.

3. Устройство по и. 2, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что устройство торможения колебаний резонатора выполнено в виде электромагнита, установленного с зазором относительно резонатора.! 1191 Изобретение относится к контроль- но-измерительной технике и может быть использовано для измерения давления сплошных сред.

Цель изобретения — повышение точности измерений эа счет учета влияния температуры.

На фиг. I представлена блок-схема устройства; на фиг. 2а — пример соединения катушек электромагнитных 10 возбудителя и приемника колебаний для возбуждения моды n=2, ш=l; на фиг. 2б — то же, для моды n=4

m†= на фиг. 3 — блок-схема устройства с включением устройства тор- 15 можения колебаний ЦР; на фиг. 4 схемы блоков коммутации для n=2,4 и m=1

На фиг. 1 показаны цилиндрический резонатор (ЦР)1, возбудители 2 20 колебаний, расположенные равномерно вокруг ЦР с малым зазором относительно его поверхности; приемники

3 колебаний, также равномерно расположенные вокруг ЦР по его поверх- 25 ности; первый блок 4 коммутации; ц ифференциальный усилитель 5; блок 6 управления; второй блок 7 коммутации.

Приемники 3 колебаний подключены З0 к сигнальным входам первого блока коммутации 4, к выходам которого подсоединены входы дифференциально го усилителя 5 . С выходом усилителя:

5 связаны входы блока 7 коммутации и блока 6 управления. К выходу блока 7 коммутации подключены возбудители 2 колебаний. Выходами устройства являются выход усилителя 5 и выход блока управления 6.

Устройство для измерения давления работает следующим образом.

4i

После включения питания блок равления 6 вырабатывает управляющий сигнал, поступающий на блоки 45

4 и 7 коммутации. В результате переключений, осуществляемых в блоках

4 и 7, приемники и возбудители колебаний оказываются соединенными для возбуждения требуемой моды колеба- 50 ний (например, как на фиг. 2а).

Усилитель 5 с ЦР 1, возбудителями

2 и приемниками 3 образует замкнутую электромеханическую автоколебатепьную систему, в которой возника- 55 ют автокопебания с частотой f<>, соответствующей моде n=2, m=1. Через некоторый отрезок. времени Т, 764 необходимый для измерения частоты блок 6 управления выдает второй управляющий сигнал, поступающий в блоки коммутации 4 и 7 для их переключения. Этот же сигнал поступает во вторичное устройство как сиг нал окончания измерения частоты f и подготовки цифровых схем для измерения частоты f . Измерение частоты f14 может начинаться лишь через время 4Т, в течение которого колебания ЦР 1 с частотой уменьшатся до допустимых пределов.

В результате второго переключения в блоках 4 и 7 коммутации возбудители и приемники колебаний соединены так, как показано на фиг. 2б.

Выходное напряжение усилителя 5, изменяющееся с частотой возбуждаемых автоколебаний f14, является вторым выходным сигналом, несущим информацию об измеряемой величине.

Частоты колебаний ЦР 1 f< и 114 связаны различными функциональными зависимостями с измеряемым давлением P и возмущением (температурой)

f) =f)q(P, t ) !

При обработке выходных частотньпс сигналов устройства в цифровом вычислителе исключается влияние тем-. . пературы на показания устройства.

Таким образом, в предлагаемом устройстве путем временного разделения измерительных каналов достигается инвариантность выходной величины по отношению к возмущению и устраняется погрешность измерений, вызываемая взаимными связями между системами возбужцения.

Быстродействие устройства определяется временем измерения частот

f<> à Е1,1, а также отрезком времени

ЛТ, необходимым для затухания свободных колебаний резонатора при переходе с одной моды на другую. Это время определяется добротностью резонатора: Л Т= fn В, где  — требу7цГ1> емая степень подавления колебаний предыдущей моды, и может быть значительно снижено путем применения устройства торможения резонатора, расположенного вблизи поверхности резонатора и подключаемого к выходу блока 6 управления.

3 11917

Одной из возможных реализации устройства торможения является электромагнит с полюсным наконечником, имеющий зазор, меньший, чем зазор возбудителей и приемников. Импульс блока 6 управления, осуществляющий коммутацию блоков 4 и ?, одновременно поступает в электромагниты 8.

В результате силового взаимодеиствия электромагнитов 8 с поверхностью 10

ЦР 1 последний притягивается к ним вплотную и его колебания быстро затухают. Эти электромагниты желательно устанавливать в пучностях обеих мод колебаний.

Следует отметить, что числа возб аемых мод колебаний определяютужд ся выбранной структурой блока коммутации и должны быть кратны низшеи выбранной моде. Блоки 4 и 7 коммутации представляют собой совокупность электронных или электромеханических переключателей, которые осуществляют подключение всех преобразователей для высшей моды и отключение тех преобразователей, которые оказываются в узлах колебаний для низшей моды. На фиг. 4 приведена схема блоков коммутации для возбуждения мод п2 и п4 при ш=1. Возможно также построение измерительно64 4

ro устройства с тремя и более циклами работы, в котором последовательно осуществляется возбуждение трех и более мод колебаний. При этом достигается информационная избыточность, которая позволяет еще более повысить точность измерений.

Блок 6 управления в предлагаемом устройстве выполняет функции генератора отметок времени. В связи с этим времязадающий элемент блока управления может быть выполнен как на основе цифрового делителя частоты, так и на интегральном таймере

КР1006ВИ1. Таймер вырабатывает импульсы длительностью Т, разделенные промежутком g Т. Эти импульсы подаются на счетный вход триггера, выход которого управляет работой ключей в блоках 4 и 7 коммутации. Одновременно инвертированный выходной сигнал таймера, имеющий вид последовательности импульсов, длительностью Т с паузой Т, поступает в устройст во торможения колебаний 8 в период перехода от одной моды колебаний к другой. Кроме того, выходной сигнал таймера (импульсы Т) является одним из выходных сигналов устройства, свидетельствующем о возможности измерения частот f и Е

1!917б4

У(Рг ) фОГ. 3 фиг.4

Составитель А. Зосимов

Редактор Л. Авраменко Техред А.Кикемезей Корректор В. Ьутяга

Заказ 7149/39 Тираж 896 11одписное

В11ИИ1И! Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Финна:t ПИИ "Иатент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4