Устройство для измерения давления

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения давления газов и жидкостей. Целью изобретения является повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей устройства для измерения давления путем контроля состояния резонатора частотного датчика. Устройство содержит частотный датчик давления с возбудителем колебаний 1, резонатором 2, приемником 3 и усилителями 4 и 6, в разрыве между которыми установлен управляемый ключ 5. По команде таймера 9 кольцо обратной связи частотного датчика замыкается и размыкается, в последнем случае резонатор переходит с режима автоколебаний в режим свободных колебаний, при этом ключ 7 замыкается и производится измерение добростности резонатора при помощи компараторов 10, 11, 12, делителя напряжения 8 и логических элементов 16-21. Далее при помощи управляемого делителя 23, вентиля 24 и счетчика 25 формируется сигнал N=F/Q где F-частота колебаний

Q-добротность резонатора. По этому сигналу производится диагностика резонатора и проверяется стабильность и достоверность его рабочей характеристики. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 1 11 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4377984/24-10 (22) 14. 12.87 (46) 1 5.09.89 Бюл. № 34 (7I) Всесоюзный заочный машиностроительный институт (72) С. Ю. Иванов, А. С. Шпилевой, А. А. Лукин и А. Г. Щепетов (53) 531.787 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 427256, кл. G 01 1 ll/00, 1972.

Авторское свидетельство СССР № 771486, кл. G 01 1 11/00, 1980.

„„SU„„1508114 А1

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения давления газов и жидкостей. Целью изобретения является повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей устройства для измерения давления путем контроля состояния резонатора частотного датчика. Устройство содержит частотный датчик давления с возбудителем колебаний 1, резонатором 2, приемником 3

1508114

40, 45

55 и усилителями 4 и 6, в разрыве между которыми установлен управляемый ключ 5.

По команде таймера 9 кольцо обратной связи частотного датчика замыкается и размыкается, в последнем случае резонатор переходит с режима автоколебаний в режим свободных колебаний, при этом ключ 7 замыкается и производится измерение добротности резонатора при помощи компараИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения давления жидких и газообразных сред.

Целью изобретения является повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей путем контроля состояния резонатора.

На фиг. 1 представлена схема устройства для измерения давления; на фиг. 2— временная диаграмма его работы.

Последовательно соединенные в кольцо возбудитель 1, резонатор 2, приемник колебаний 3, предварительный усилитель 4, ключ 5, усилитель мощности 6 образуют автоколебательный контур частотного датчика. К выходу предварительного усилителя 4 через ключ 7 подключены входы компаратора 10 в 12, а другие их входы подключены к плечам делителя напряжения 8.

С ключами 5 и 7 соединен выход таймера 9. Выходы компараторов 10 — 12 через формирователи коротких импульсов 13 — 15 связаны с триггерами 16 и 17, которые в свою очередь через схемы ИЛИ 18 и 19 подключены к счетчикам 20 и 21.

Выход счетчика 21 соединен с таймером 9, а выход счетчика 20 — с блоком контроля 22. С блоком контроля 22 связан также выход усилителя мощности 6. В состав блока контроля 22 входят управляемый делитель частоты 23, вентиль 24 и счетчик 25.

Устройство для измерения давления работает следующим образом.

Таймер 9 генерирует импульс длительностью Т, который открывает ключ 5 и закрывает ключ 7. Автоколебательный контур при этом замкнут и в нем устанавливают автоколебания с частотой, близкой к частоте собственных колебаний резонатора.

Разница частоты автоколебаний и собственных колебаний обусловлена фазовым сдвигом в системе возбуждения: л! = f, — —.

Ь"

О

По окончании импульса Т ключ 5 размыкается, в ключ 7 замыкается. Амплитуда колебаний резонатора уменьшается по экспоненте. Одновременно начинают работать компараторы 10 — 12, формируя из уменьторов 10 — 12, делителя напряжения 8 и логических элементов 16 — 21. Далее при помощи управляемого делителя 23, вентиля 24 и счетчика 25 формируется сигнал N=f/Q, где f — частота колебаний; Q — добротность резонатора. По этому сигналу производится диагностика резонатора и проверяется стабильность и достоверность его рабочей характеристики. 2 ил. шающегося синусоидального напряжения импульсы уменьшающейся ширины. Так как уровни срабатывания компараторов определяются делителем 8, то наивысший уровень имеет компаратор 10, а наименьший — компаратор 12. Первым перестает срабатывать компаратор 10. В течение отрезка времени, когда срабатывают только компараторы 11 и 12, идет запись импульсов в счетчик 20, причем для этого из перепадов напряжения на выходах ком параторов формируются короткие импульсы с помощью формирователей 13 — 15. Триггер 16 и схема ИЛИ 18 служат для формирования счета импульсов по окончании работы компаратора 10.

Триггер 17 и схема ИЛИ 19 служат для формирования счета импульсов по окончании работы компараторов 10 и 11. В счетчике 20 формируется код, пропорциональный добротности резонатора N = — Iп (ч /v>)

Я второй импульс, прошедший в счетчик 21, и появившийся перепад на выходе его второго разряда служат для нового запуска таймера 9 и повторения цикла автоколебаний и измерения добротности. Код из счетчика 20 вместе с частотным сигналом с выхода усилителя мощности 6 поступают в блок контроля 22.

Блок контроля 22 работает следующим образом.

Код из счетчика 20 поступает в управляемый делитель частоты 23, на выходе которого образуется импульсная последовательность с частотой f/Q. Одновременно с запуском автоколебаний импульс Т открывает вентиль 24 и в счетчике 25 идет счет импульсов частоты f/Q. По окончании импульса в счетчике 25 код составляет

N = fT/Q.

Таким образом, на одном выходе устройства (усилитель 6) формируется сигнал, несущий информацию об измеряемом давлении; на другом выходе (счетчик 20) — код, пропорциональный добротности резонатора, а на третьем выходе (счетчик 24) — код, пропорциональный отношению f/Q, которое может характеризовать внутреннее состояние материала резонатора. Для резонаторов

1508114

Формула изобретения

v, иг иг

О фиг. 2 частотных датчиков в пределах упругости материала должно сохраняться неизменное это отношение. Этот факт дает возможность, измеряя отношение f/Q, оценивать состояние материала резонатора и, не снимая датчика с объекта измерений, своевременно сделать вывод о необходимости его повторной градуировки.

В устройстве путем подключения входов компараторов 10 и 11 к одному и тому же делителю напряжения достигается высокая точность измерения добротности резонатора, что обеспечивает повышение точности измерения давления.

Устройство для измерения давления, содержащее частотный датчик давления, включающий в себя последовательно соединенные возбудитель колебаний, резонатор, приемник колебаний, предварительный усилитель, первый ключ и усилитель мощности, соединенный своим выходом с входом возбудителя колебаний и с частотомером, а также таймер, второй ключ, первый компаратор, первый триггер и первый счетчик, при этом выход предварительного усилителя соединен через последовательно включенный второй ключ с первым компаратором, а выход таймера соединен с управляющими входами первого и второго ключей, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения функциональных возможностей путем контроля состояния резонатора, в него введены делитель напряжения, второй и третий компараторы, первый, второй и третий формирователи импульсов, второй триггер, первая и вторая схема ИЛИ, второй счетчик и последовательно соединенные управляемый делитель частоты, вентиль н третий счетчик, а также прибор контроля состояния резонатора, при этом первые входы первого, второго и третьего компараторов соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами делителя напряжения, а вторые их входы подключены параллельно к выходу второго ключа, вы10 ход первого компаратора через первыи формирователь импульсов соединен с единичным входом первого триггера, выход второго компаратора через второй формирователь импульсов — с нулевым входом пер15 вого триггера, с единичным входом второго триггера и с первым входом первой схемы ИЛИ, выход третьего компаратора через третий формирователь импульсов — с нулевым входом второго триггера и с вторым входом второй схемы ИЛИ, единичный выход первого триггера соединен с вторым входом первой схемы ИЛИ, а нулевой его выход — с нулевым входом первого счетчика, единичный выход второго триггера соединен с нулевым входом второго счетчика, а нулевой его выход — с первым входом второй схемы ИЛИ, выходы первой и второй схем ИЛИ соединены со счетными входами первого и второго счетчиков, выход первого счетчика соединен с управляющим входом управляемого

З0 делителя частоты, выход второго счетчика соединен с входом таймера и с нулевым входом третьего счетчика, причем выход частотного датчика давления соединен с входом управляемого делителя частоты, а выход третьего счетчика — с входом при35 бора контроля состояния резонатора.