Устройство для кодирования показаний жидкостного микроманометра

 

Союз Советсиии

Соцналнстмческни

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1960894 (61) Дополнительное к авт. свих-ву (22) Заявлено 06 02 81 (21) 3250135/18-24 (51)M. Кл..G 08 С 19/28 с присоединением заявки J% (23) П риорнтет.

3ЪеуАарстееииый комитет

СССР ао делам изобретений и открытий (53) УДК621. .398(088.8) Опубликовано 23. 09. 82 ° Бюллетень Юе 35

Дата опубликования описания 25. 09. 82 (72) Авторы изобретения

Г.P. Грек и Э.К. Скворцов

Институт теоретической и прикладной механики

Сибирского отделения АН СССР (7l ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОДИРОВАНИЯ ПОКАЗАНИЙ

ЖИДКОСТНОГО МИКРОМАНОМЕТРА

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам кодирования показаний уровня жидкостных микроманометров.

Известны устройства для кодирования показаний уровней жидкости, включающие сосуд с передающей средой, электроакустический преобразователь и схему счета, например устройства работающие по принципу измерения интервала времени между моментами излучения одиночного ультразвукового импульса и моментом приема отраженного от поверхности жидкости 11)., Однако они имеют недостаточную точность, так как при измерении расстояния, которое проходит импульс, наблюдается искажение фронта одиночного импульса, что влечет за собой ошибки измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для кодирования показаний жидкостного микроманометра, со1 держащее генераТор опорных импуль" сов, первый вход которого соединен с

5 первым входом делителя частоты, первый усилитель, выход которого подключен к преобразователю электрического сигнала в излучение, соединенный со входом микроманометра, выход микроманометра подключен к преобразователю излучения в электрический сигнал, выход которого соединен со входом второго усилителя (2 ).

Недостатком известного устройства является низкая точность работы.

Целью изобретения является повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генерале тор опорных импульсов, первый выход которого соединен с первым входом делителя частоты, первый усилитель, выход которого подключен к преобразователю электрического сигнала в излу3 96089 чение, соединенному со входом микро- манометра, выход микроманометра подключен к преобразователю излучения в электрический сигнал, выход которого соединен со входом второго усилителя, введены формирователь частоты и длительности сигналов, интегратор, блоки вычитания частот, дифференцирующие элементы, ключи, счетчики, элементы И, триггеры и реверсивный lO счетчик„ первый выход делителя частоты соединен через формирователь частоты и длительности сигналов со входом первого усилителя, выход второго угилителя через интегратор под- fs ключен к первым входам первого и второго вычитателей частот, выход каждого из которых через соответствующий дифференцирующий элемент соединен с первым входом соответствующего клю- Zp ча и с С-входом соответствующего триггера, выход которого подключен к соответствующему входу реверсивного счетчика и ко второму входу соответствующего ключа, выход которого соединен с первым входом счетчика, второй выход генератора опорных импульсов подключен ко вторым входам счетчиков, выходы которых соединены со входами соответствующих элементов И, выход каждого элемента И подключен . к первому входу соответствующего триггера, выход которого соединен с 0-входом следующего триггера, второй выход делителя частоты подключен ко вторым входам соответствующих тригге35 ров, вторые выходы счетчиков подключены ко вторым входам вычитателей частоты..

На чертеже показана схема устрой40 ства.

Устройство содержит микроманометр

1, в котором содержатся жидкость 2 и воздух 3, мембрана 4, преобразователь 5 электрического сигнала и излучение, преобразователь 6 излуче45 ния в электрический сигнал, генератор 7 опорных импульсов, делитель

8 частоты, формирователь 9 частоты и длительности сигналов, первый усилитель 10, второй усилитель 11, интегратор 12, узлы детектирования 13 и запоминания 14 фазы сигнала, содержащие первый 15 и второй 16 вычитатели частот, дифференцирующие элементы 17 и 18, ключи 19 и 20, счет- H чики 21 и 22, элементы И 23 и 24, и триггеры 25-28, реверсивный счет" . чик 29.

4 4

Устройство работает следующим образом.

В микроманометре 1 при изменении давления перемещается жидкость 2.

Посредством преобразования сигналов, поступающих от генератора 7 опорных импульсов, делитель 8 частоты и формирователь 9 частоты и длительности сигналов формируют последовательно пакеты импульсов различ ной частоты (например, в действующем устройстве по восемь импульсов в пакете с частотами fr=35 кГц; =43,6 кГц), Сформированные и усиленные с помощью первого усилителя

10 сигналы поступают на преобразователь 5 и через мембрану 4 излучаются в жидкость. Сигналы, пройдя через жидкость 2 и столб воздуха 3, обнаруживаются электроакустическим преобразователем 6, усиливаются и формируются в прямоугольчое напряжение с помошью второго усилителя ll. Интегратор t2 обеспечивает формирование заднего фронта сигнала (исключает

"дребезг" сигнала на его заднем фронте). Каждый из узлов 13 и 14 функции: обнаруживает сигналы на фоне шума; запоминает фазы обнаруженного сигнала; точно выделяет первый узел сигнала, представляющий биение сигналов двух частот.

Узел 13 функционирует следующим образом.

Сигнал с выхода интегратора !2 по- ступает на первый вход вычитателя

15 частот, выполненного на D-триггере (переключающим является передний фронт сигнала),а на второй вход поступает сигнал е выхода счетчика 22.

Рассмотрим работу узла 13, начиная с момента излучения сигнала. На счетный вход счетчика 21 непрерывно подаются импульсы от генератора 7 опорных импульсов, при этом производится сброс счетчика сигналами с выхода вычитателя 15 частот, дифференцированными по переднему фронту элементом

17. Сигналы сброса могут быть прерваны с помощью ключа 19. При отсутствии сигналов сброса счетчик одного из узлов будет выдавать сигналы частоты f, равной одной из частот из-. лучаемых сигналов, а счетчик другого узла будет выдавать сигналы частоты равной второй из двух частот излу! чаемых сигналов (частоты f<, f < определяют емкость соответствующих

9608

< К (те -e ) е-к

К=—

С1

С2. счетчиков). Пока излученный сигнал не достигнет преобразователя 6, на выходе усилителя 11 будет сигнал, сформированный из шума. Поскольку практически всегда в шуме линейной 5 части усилителя 11 присутствуют высокочастотные составляющие (превышающие в десять и более раз частоту излучения), а на информационный вход вычитателя частот подается сигнал со счетчика, например, частоты f, то в период формирования сигнала из шума сигнал на выходе вычитателя 15 частот имеет частоту, близкую к f .

При этом счетчик 21 будет сбрасываться с такой же частотой и элемент

И. 23 не будет давать на выходе сигнал, так как элемент И настроен на такой код, который может быть получен в счетчике 21, если его сброс произ- 2О водить с частотой не чаще, чем разностная частота 1„-f>. При этом выход триггера подготовки 25 будет оставаться в состоянии "0", в которое он установлен сигналом от делителя часто- 25 ты 8 в начале цикла измерения. Сигнал "0" с выхода триггера 25 поступает на информационный вход триггера

27 и обеспечивает состояние "1" на выходе триггера 27, которое открыва- 50 ет ключ 19 и, тем самым, не препятствует сбросу счетчика. Когда излучаемый пакет импульсов достигает преобразователя 6, т.е. на одном из входов вычи гателя 15 частот будет получен сигнал Г1, а на другом сигнал от счетчика 21 f,,то на выходе вычитателя частот появится сигнал раз,ностной частоты fq -f . При этом резко увеличатся интервалы времени между моментами сброса счетчика 21, код на счетчике будет возрастать до срабатывания элемента И 23 (операция обнаружения сигнала), сигнал с выхода которого переключит триггер 25, кото45. рый, в свою очередь, обеспечит переключение триггера 27 по первому же фронту сигнала разностной частоты, после переключения триггера блокировки закроется ключ 19 и прекратится сброс счетчика 21, который запомнит

50 фазу сигнала с частотой f<. Аналогичным образом, во вторую часть цикла измерения в другой узел 14 поступит сигнал с частотой f и запомнится фаза этого сигнала. Перекрестное объединение двух узлов 13 и 1ч необходимо для того, чтобы наряду с обна. ружением сигнала, которое можно вы9" 6 полнить и одним блоком, точно определить фронт сигнала соответствующего узлу биения двух частот, а это можно сделать только с помощью запоминания фазы сигнала второй частоты, которое определяется с помощью другого узла.

Таким образом, функции узлов 13 и

14 - уточнять работу друг друга, тем самым, через один-два цикла с момента включения схемы на выходах триггеров блокировки обоих узлов получается сигнал в виде единичного скачка напряжения во времени, точно соответствующего временной задержке принимаемого сигнала, т.е. соответствующего положению уровня жидкости относительно электроакустических преобразователей.

Высота уровня жидкости определяется ! де 1 — длина столба жидкости в трубке микроманометра, 1 — расстояние от излучателя до приемника. где С вЂ” скорость распространения

1 звука в жидкости, С вЂ” скорость распространения зву ка в воздухе, Т вЂ” временная задержка, определяющая высоту уровня жидкости, на ее точное определение направлено предлагаемое устройство.

Устройство для кодирования показаний жидкостного микроманометра позволяет значительно повысить точность измерения малых перепадов давления < если визуальный отсчет с микромано метра не превышает точности в 0,5 мм, то оценочные данные по точности предлагаемого метода составляют - 0,12 мм длины столба жидкости), а также сократить время проведения аэродинамического эксперимента за счет использования ЭВМ.

Предлагаемое устройство позволяет осуществить непосредственный ввод в ЭВМ информации с микроманометра.

Формула изобретения

Устройство для кодирования показаний жидкостного микроманометра, соу 96089 держащее генератор опорных- импульсов, первый выход которого соединен с первым входом делителя частоты, первый усилительg выход которого подключен к преобразователю электрического сиг-, нала в излучение, соединенному со входом микроманометра, выход микроманометра .подключен к преобразователю излучения в электрический сигнал, выход которого соединен со входом вто- е рого усилителя, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности работы устройства,в него введены формирователь частоты и длительности сигналов, интегратор, блоки вычитания частот, дифференцирующие элементы, ключи, счетчики, элементы И, триггеры и реверсивный счетчик, первый выход делителя частоты соединен через формирователь щ частоты и длительности сигналов со входом первого усилителя, выход второго усилителя через интегратор подключен к первым входам первого и второго вычитателей частот, выход каждого из которых через соответствующий дифференцирующий элемент соединен с первым входом соответствующего ключа и с С-входом соответствующего триггера, выход которого подключен к соответствующему входу реверсивного счетчика и ко второму входу соответствующего ключа, выход которого соединен с первым входом счетчика, второй выход генератора опорных импульсов подключен ко вторым входам счетчиков выходы которых соединены со входами соответствующих элементов И, выход каждого элемента И подключен к первому входу соответствующего триггера, выход которого соединен с

D-входом следующего триггера, второй выход делителя частоты подключен ко вторым входам соответствующих триггеров, вторые выходы счетчиков - ко вторым входам вычитателей частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Йвторское свидетельство СССР

И 497481, кл. 6 01 F 23/28.

2. Патент Великобритании И 1355894, кл. G 01 F 23/28 (прототип).