Устройство для измерения давления

 

Союз Советскии

Социалистически к

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 02,04.80 (2!) 2902144/18-10 с присоединением заявки И (51)M. Кл.

G 01 1. 11/00 (Ьеудеротвенный квинтет

СССР пв делам изобретений и отнрытий (2З ) Приоритет

Опубликовано 23,04.82. Бюллетень М 15

{53) УЙК 531.787 (088.8) Дата опубликования описания 23.04,82. о (72) Авторы изобретения!

В.К.Гусельников, К.С,Полулях и Л.Г.Темник

Харьковский ордена Ленина политехнический (7!) Заявитель им. В.И;Ленина (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к датчикам давления с частотозадающими чувствительными элементами.

Известен датчик давления, содержащий измерительный и термокомпенсационный автогенераторы. с частотозадающими элементами, подключенные через схему обработки к регистрирующему блоку (11.

Недостатком известного датчика давления является ограниченный диапазон измерений. В области давлений выше 0,5 10 МПа может произойти разрушение чувствительного элемента (пьезоэлемента), а в области давлений ниже 10 КПа известное устройство не обеспечивает заданной точности из-за малой чувствительности пьезоэлемента.

Известно устройство для измере-. ния давления, содержащее измерительный и термокомпенсационный автогенераторы с частотозадающими элементами, два ключа, три счетчика и регистрирующий блок 12).

Известное. устройство не обеспечивает заданной точности измерений в широком диапазоне измеряемых давлений из-за типа используемого в устройстве частотозадающего элемента.

Цепь изобретения — расширение диапазона измерений с заданной точно10 стью.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство. для измерения давления, содержащее измерительный и термокомпенсационяай автогенераторы

15 с частотозадающими элементами, два ключа, три счетчика и регистрирующий блок, введены три переключателя и блок сравнения, первые выводы пер20 вого и второго переключателей подклочены соответственно к выходам измерительного и термокомпенсационного автогенераторов, вторые выводы этих переключателей соединены между собой

922555 и со входом первого счетчика, один вьщод которого подключен к управляющему входу первого кпюча и первому выводу третьего переключателя, а второй — к блоку сравнения, выход ко- 5 торого связан со вторым выводом третьего переключателя, третий вывод которого подключен к первому управляющему входу второго ключа, второй управляющий вход которого связан с 10 выходом второго счетчика, другой выход которого подключен к блоку сравнения, вход второго счетчика связан через первый ключ с соединенны4 ми между собой и с третьим входом второго ключа третьими выводами первых двух переключателей, à выход второго ключа подключен к третьему счетчику, связанному с регистрирующим блоком.

20 с

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит частотный датчик 1, содержащий идентичные изме25 рительный 2 и термокомпенсационный

3 автогенераторы, переключатели

4-6, нормально открытый первый ключ

7, бистабильный второй ключ 8, счетчики 9-11 схему 12 сравнения и регистрируниций блок 13. В контур каж30 дого из автогенераторов 2 и 3 вкл очены частотозадаюшие элементы 14 и

15, которые могут быть выполнены любыми из ряда Hçâåñòííõ (индуктивность, емкость, струна, пьезоэлемент)

Выходы измерительного 2 и термокомпенсационного 3 автогенераторов соединены соответственно с первыми выводами 16 первого 4 и второго 5 переключателей. Вторые !7 и третьи

18 выводы этих переключателей соединены между собой, причем вторые выводы 17 подключены к первому счетчику 9, один выход которого подключен к управляющему входу нормально открытого ключа 7 и первому 19 выводу третьего переключателя 6. Второй выход счетчика 9 подключен к блоку сравнения 12, выход которого связан со вторым выводом 20,тре50 тьего переключателя 6. -Третий вывод

21 переключателя б связан с первым управляющим входом второго ключа 8, второй управляющий вход которого подключен к выходу второгб счетчика Ы

l0, а третий вход — к соединенным между собой третьим выводам 18 переключателей 4 и 5. Выводы 18 подс ключены ко входу нормально открытого ключа 7, соединенного со вторым счетчиком 10, выход которого подключен к блоку 12 сравнения. Выход ключа 8 через третий счетчик 11 подключен к регистратору 13.

В зависимости от типа частотозадающего элемента устройство может работать в следующих режимах.

Режим . Устройство работает с индуктивным частотным датчиком I.

При этом изменение давления связано с частотой автогенераторов 2 и 3 соотношением

n<=k =1<,Т

Х и = Л =k т (1)

2. ъ где и, n„— параметры соответству1 ющих частотозадающих элементов 14 и 15 автогенераторов 2 и 3, частота выходного сигнала соответственно автогенераторов 2 и 3, k< — коэффициенты пропорциональности.

При отсутствии давления и =и .

В этом режиме замкнуты выводы !6 и 18 переключателей 4 и 5 и выводы 20 и 21 переключателя 6. Периоды следования импульсов автогенераторов выбирают таким образом, что Т„- Т, где

Т и T> — частота следования импульсов соответственно измерительного 2 и термокомпенсационного 3 автогенераторов . Объемы счетчиков 9 и 10 рав"- иь» о

При изменении давления Р, действу-. ющего на частотозадающий элемент 14 измерительного автогенератора 2, на

4Р происходит изменение параметра на г и, причем

1 п„=п + ьп. . (2)

Импульсы с большим периодом следования поступают на вход счетчика 9, а импульсы с меньшим периодом следования — на вход счетчика 10. В этом режиме измерительный автогенератор

2 соединен через переключатель 4 со счетчиком 9, а термокомпенсационный автогенератор 3 соединен через переключатель 5 и нормально открытый ключ 7 со счетчиком 10.

Через время =И„Т счетчик 9 вырабатывает импульс переполнения, который открывая второй управляющий вход ключа 8, разрешает прохождение импульсов на вход счетчика 11..

5 9225

Через время »®=М Т» счетчик 9 вырабатывает импульс переполнения, который закрывая нормально открытый ключ

7, запрещает прохождение импульсов от автогенератора 3 на вход счетчика

10. Так как Т„) Т, то на вход счет-! чика 10 поступает число импульсов

М,= М, причем 1„

»О

1 М9 т т, 1

n»= при Р=O) (5) » 0

Ьб б

1l -„- -H — -1 - »..1 Г

Та О 1

hq

H=й — (Ь)

71, :количество импульсов Й, отсчитанное счетчиком 11 и за»риксированное

В счетчике 1О через время (; запиЕ сано количество импульсов М, поступивших на него после переполнения, 1З т.е. после перехода счетчика: 10 через нулевое положение. На счетч1»к

9 от автогенератора 2 продолжают; поступать импульсы с периодом следования Т до совпадения кодов счет- 20 чиков 9 и 10. При совпадении кодов счетчиков 9 и 10 т.е. через время ь =М» Т» =М вЂ ", схема сравнения вырабатывает сйгнал, который через переключатель 6 поступает на первый уп- 25 равляющий вход ключа 8, закрывая его и запрещая прохождение импульсов с автогенератора 3 на вход счетчика 11. который открыт на времяТ = 1-1». 3а это время на него поступит количест- З0 во импульсов М с периодом Т от автогенератора 3. т

М вЂ” =N 1 — 1

7 0 7.

i} 3$

Подставляя (1) и (2) получаем

Так как М0 и и — величины посто1 янные, то количество импульсов, отсчитанноее счетчиком 1 1 и эафиксиро- .

1 ванное регистрирующим блоком 13 про4З порцнонально измеряемому давлению.

Р е ж и м П. Устройство работает со струнным частотным датчиком 1 °

Изменение давления связано с часто-. той asòoãåíåðàòoðos 2 и 3 соотношением х». и М »тъ (4)

n =n (при Р=О) г.

В этом режиме замкнуты, выводы

16 и 17 переключателей 4 и 5 и выводы 20 и 21 переключателя 6. В ре;жиме 11 устройство работает также, 55 б как в режиме 1 с той лишь разницей, что периоды следования импульсов измерительного и термокомпенсационного автогенераторов выбирают так, что Т Т (в режиме I T »,>T. ), поэтому термокомпенсационный автогенератор 3 (с большим периодом следования импульсов) соединен через пере-! ключатель 5 со счетчиком 9, а,измерительный автогенератор 2 (с меньшим периодом следования импульсов ) соединен через переключатель 4 и нормаль. но открытый ключ 7 со счетчиком 10.

Р е ж и м Ш. Устройство работа- = ет с емкостным частотным датчиком 1 .

Изменение давления связано с частотой автогенераторов 2 и 3 соотноше" нием

В этом режиме замкнуты выводы 16 и 18 переключателей 4 и 5 и выводы

19 и 21 переключателей 6. Периоды следования импульсов автогенераторов 2 и 3 выбирают таким образом, что Т Т . Автогенераторы 2 и 3 связаны со счетчиками 9 и 10 также, как в режиме 11, т.е..измерительный (c большим периодом следования импульсов) связан со счетчиком 9, а термокомпенсационный (с меньшим периодом следования импульсов) — со счетчиком 10. Через время =М Т счетчик ,1. Ct

10 вырабатывает импульс переполнения, который открывает ключ 8 и импульсы от автогенератора 3 с перно" дом следования Т поступают на вход счетчика 11. Через время i =М Т счето чик 9 вырабатывает импульс переполнения, который закрывает ключи 7 и 8.

Прохождение импульсов на счетчик 11 прекращается. Ключ 8 открыт в течение времени т;= .- 1: и количество импульсов с периодом Т, от автогенератора 3, прошедших за это время на счетчик 11, равно

Подс тавляя (.2 ), получим

922555 регистрирукщим блоком 13, пропорцио каляно измеряемому давлению.

P е ж и м И. Устройство работает с пьезорезонансным датчиком 1. Изменение давления преобразуется в изменение частоты собственных колеба- ний пьезоэлементов, которые являются частотозадающими элементами 14 и 15 автогенераторов 2 и 3. Изменение параметров частотоэадающих элементов

14, и 15 связано с частотой автогенераторов 2 и 3 соотношением

nk=kf f3Æ41 11 и =k f2.=k — (7) и =и (при Р=О) .

В этом режиме замкнуты выводы 16 и

17 переключателей 4 и 5 и выводы 20 и 21 перекпючателя 6. В режиме 1Ч устройство работает также, как и в режиме 1И с той лишь разницей, что периоды следования импульсов измерительного и термокомпенсационного автогенераторов выбирают так, что

Т„(Т2 . Отсюда соответствукщее подкпючение автогенераторов: измерительный автогенератор 2 подключен через переключатель 5 к счетчику

9, а термокомпенсационный автогенератор 3 через переключатель 4 и нормально открытый счетчик 7 — к счетчику 10.

Таким образом, .предлагаемое устройство можно испольэовать с любым видом частотного датчика, при этом количество импульсов, зафиксированное регистрирукицим блоком .13, всегда пропорционально измеряемому давлению. Применение в устройстве для работы в различных диапазонах изме.ряемого давления датчиков соответствукщих типов позволяет расширить диапазон измеряемых давлений и одновременно обеспечить заданную точность измерения.

Формула изобретения

Устройство для измерения давления, содержащее измерительный и тер5 мокомпенсационный автогенераторы

I с частотозадающими элементами, два ключа, три счетчика и регистрирующий блок, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерений с заданной точностью, в него введены три переключателя и блок сравнения, первые выводы первого и второго переключателей подключены соответственно к выходам измерительного и термокомпенсационного автогенераторов, вторые выводы этих переключателей соединены между собой и со входом первого счетчика, один выход которого подключен

20 к управляющему входу первого ключа и первому выводу третьего переключателя, а второй — к блоку сравнения, выход которого связан со вторым вы.водом третьего переключателя, третий вывод которого подключен к первому управляющему входу второго кпк ча, второй управляющий вход которого связан с выходом второго счетчика, другой выход котового подключен

30 к блоку сравнения, вход второго счетчика связан через первый ключ с соединенными между собой и с третьим входом второго ключа третьими выводами первых двух переключателей, а выход второго ключа подключен к третьему счетчику, связанному с регистрирующим блоком.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе щ 1. Авторское свидетельство СССР

Е - 530209, кл. G 01,L 9/08, 06.03.75.

2. Новицкий П.В. и др. Цифровые приборы с частотными датчиками. Л., "Энергия", 1970, с. 342, 343 (прото HB).

922555

Составитель З.Крысанова

Редактор Н.Бобкова Техред Т,Маточйа Корректор р, Билак

Зак аэ 2563/54 Тираж 883 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал 1П111 "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4