Устройство для измерения давления с автоматической компенсацией дестабилизирующих факторов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) ЗаявленО 240976 (21) 2406542/18-10 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет— (43) Опубликовано 05,0278. Бюллетень ¹ 5 (45) Дата опубликования описания 240178, Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 591736 (51) М. Кл.

6 01 L 19/06

Гевтлврвтвеяяын ням нтет

6оввтв Мнннотров CCCP оо двлвя нэооретвннй н отнрытнв (53) УДК 531 ° 787 (088. 8) (72) Авторы изобретения

A.A.Áóáåíè÷åê, Я.Е.Воробьев и Д.К.Мухин

p1) 1аявите ть специальное конструкторское бюро гидрометеорологического приборостроения (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ С

АВТОМАТИЧЕСКОЙ КОМПЕНСАЦИЕЙ

ДЕСТАБИЛИЗИРУЮЩИХ ФАКТОРОВ

Изобретение относится. к области мет(еорологического приборостроения, в частности к частотным преобразователям давления в цифровой сигнал, и может быть использовано для измерения абсолютного давления с высокой точностью в аппаратуре, применяемой в устройствах автоматического контроля и регулирования.

Известны частотные преобразователи давления, содержащие чувствительный к давлению элемент в виде мембраны, связанной с передаточными рычагами упругого элемента, выполненного за одно целое со стержневым резонатором, систему электромагнитов для возбуждения и съема колебаний и схему управления (1) . Недостатком таких преобразователей является наличие существенной погрешностй.; обусловленной изменением температуры окружающей среды, упругими несовершенствами материала, а также гравитационной составляющей.

Наиболее близким к изобретению является преобразователь давления с частотным выходом, содержащий преобразователь давления в силу в виде ане роидной коробки, преобразователь силы в частотный электрический сигнал и блок управления с измерителем частоты (2 J. Недостатком преобразователя является наличие существенной погрешности, обусловленной нестабильно стью его характеристик во времени.

5 Цель изобретения, — повышение точности измерения.

Это достигается тем, что в устрой ство введена электромагнитная муфта, связывающая преобразователь давления

1р с преобразователем силы, а в блок управления введен генератор трайеце- идальных импульсов, выход которого соединен с обмоткой электромагнитной муфты.

)В На чертеже изображена схема устройства.

Оно состоит из упругого элемента резонатора 1, электромагнитного датчика колебаний 2, электромагнитного

20 возбудителя колебаний 3, усилителя 4, колеблющейся перемычки 5, анероидной коробки 6, сердечника 7 электромагнита, обмотки 8 электромагнита, генератора 9 трапецеидальноГЬ тока, рас25 пределителя 10 импульсов, задающего генератора 11, реверсивного счетчика 12, триггеров Trl, Тг2, Тг3 и схем

Иl, И2, ИЗ.

Устройство работает следующим образом.

591736

В исходном состоянии обмотка 8 электромагнита обесточена, и сердеч- ник 7, который соединен с чувствительным к давлению элементом — анероидной коробкой, не касается рычага упругого элемента 1, т.е. анероидная короб ка при любом давлении в пределах диапазона измерения не оказывает воздействия на колеблющуюся перемычку 5, которая приводится в колебание при помощи датчика колебаний 2, электромагнитного возбудителя колебаний 3, уси.— лителя 4. Перемычка 5 является преобразующим элементом который преобразует усилие, передаваемое упругим эле ментом 1 от анероидной коробки 6 к перемычке 5. Упругий элемент,. состоит из двух симметрично расположенных жестких рычагов, связанных упругими шарнирами 13, с поперечной траверсой 14 ° По обе стороны перемычки находятся электромагнитные преобразователи: возбудитель колебаний перемычки и электромагнитный датчик колебаний, преобразующий механические колебания и электрический сигнал. Сигнал с дат- Я6 чика колебаний 2 подается на вход усилителя 4, выход которого соединен с возбудителем 3. Перемычка, датчик и возбудитель совместно с усилителем образуют электромеханический автоге- 30 нератор, работающий на частоте поперечных колебаний перемычки и зависящий от ее натяжения. Режимом работы схемы управляет задающий генератор 11, который подает импульсы на распределитель 10. На выходах распределителя импульсы с задающего генератора распределяются в последовательности, указанной цифрами (1,2,3,4). Первый импульс с распределителя устанавливает в исходное состояние реверсивный счетчик, переводит триггер Тг 1, Тг 3 в состояние, показанное на чертеже.

На схему И! поступает разрешающий потенциал и импульсы, частота которых соответствует ненагруженному состоянию ниброперемычки, заполняют реверсивный счетчик в режиме сложения.

Так как эа время между первым и вторым импульсами задающего генератора на ниброперемычку действуют лишьдестабилизируюшие факторы, то н счетчике записывается начальное число импульсов, соответствующее положению в пространстве- датчика. температуре окружающей среды и другим факторам,нлия 55 ющим на частоту виброперемычки.

Второй импульс распределителя выключает триггер Тг1 и на ренерсивный счетчик прекращается подача импуль- сов с виброперемычки,,и включается ге- 60 нератор 9 трапецеидальных импульсов, который подает напряжение на обмотку

8 электромагнита. Форма питающего электромагнит напряжения выбрана трапецеидальная для уменыаения релаксационных процессов при растягивании анероидной коробки и для уменьшения времени переходных процессов, обусловленных принципами работы устройства. Амплитуда напряжения П мах. выбирает=я такой, чтобы при любом дав лении в пределах диапазона работы .сердечник электромагнита 7, который закреплен на чувствительном к давлению элементе — анероидной коробке 6,втягивался в обмотку электромагнита и во время прихода. третьего импульса зазор между сердечником и каркасом обмотки был равен О,что соответствует замкнутой системе — барокоробка — преобразователь силы, развиваемой барокоробкой, в частоту.

Третий импульс распределителя устанавливает триггер Тг2 в состояние 1 за время между третьим и четвертым импульсами, которое равно времени между первым и вторым импульсами, из счетчика вычитаются импульсы, частота которых зависит как от различных дестабилизирующих факторов, так и от измеряемого давления, В результате работы схемы в момент прихода четвертого импульса, триггер

Тг2 устанавливается в исходное состояние, прекращается подача импульсов в ренерсивчый счетчик и подается управляющий импульс на генератор тра пецеидальных импульсов. B результате происходит плавное обесточивание электромагнита преобразователя давления.

В то же .время четвертый импульс устанавливает триггер Тг3 в положение 1, который выдает разрешающий потенциал для съема информации с реверсивного счетчика, в котором запи.— сано число К, пропорциональное измеряемому давлению. Измеренные дестабилизирующие величины, вносящие погрешность в данном случае, вычитаются автоматически и не влияют на результат измерения. Принязка дискретности числа К, записанного в счетчике к единице давления осуществляется регулировкой времени работы задающего генератора.

Изобретение существенно повышает точность аппаратуры, измеряющей атмос. ферное данление.

Формула изобретения

Устройство для измерения давления с автоматической компенсацией дестабилизирующих факторов, содержащее преобразователь давления н силу, преобразонатель силы в частотный электрический сигнал и блок управления с измерителем частоты,о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения

591736

Составитель И.Петрашень

Текред Н.Андрейчук Корректор А. Власенко

Редактор О.Филиппова

Заказ 588/41 Тираж,1112 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Иинистров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул. Проектная, 4 точности измерения, в него введена электромагнитная муфта, связывающая преобразователь давления с преобразователем силы, а в блок управления введен генератор трапецендальных импульсов, выход которого соединен с обмоткой электромагнитной муфты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Сборник НИКИМП Вибрационночастотные преобразователи, ч.1, М., энергия, .1970, с. 135.

2. Авторское свидетельство CCCP

9 347605, кл . 8 01 L 11/00, 1970 .