ИЗМЕРИТЕЛЬ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ИСКРЫ Российский патент 2002 года по МПК G01R29/02 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам измерения длительности быстротекущих импульсов, и может быть использовано для измерения длительности процессов в свечах зажигания при апериодическом разряде и устройствах аналогичного назначения.

Известен измеритель длительности импульсов переменного тока (Авторское свидетельство СССР 651152, кл. G 01 R 29/02, опубл. 10.08.77), содержащий генератор счетных импульсов, счетчик импульсов, приемные катушки, фильтр, усилитель, схемы фиксации начала первой полуволны переменного сигнала заполнения и момента достижения амплитудного значения первой полуволны среза импульса, электронный ключ, датчики начала и конца импульса, однако данное устройство по своим функциональным возможностям не применимо при измерении длительности искры при апериодическом разряде.

Известен измеритель длительности искры (Авторское свидетельство СССР 1442939, кл. G 01 R 29/02, опубл. 07.12.88, бюл. 45), состоящий из датчика тока, выпрямителя, усилителя, дискриминатора, двух элементов ИЛИ, двух инверторов и двух одновибраторов, однако данное устройство не позволяет измерять длительность искры при апериодическом разряде.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является измеритель длительности искры (Авторское свидетельство СССР 1679416, кл. G 01 R 29/02, опубл. 23.09.91, бюл. 30), содержащий датчик тока, два дискриминатора уровня, пиковый детектор, элемент И, блок счета.

К недостаткам прототипа следует отнести: ограниченный диапазон частот измеряемого сигнала из-за применения одновибратора с жестко фиксированной продолжительностью сигнала, а также невозможность применения данного измерителя для измерения апериодических сигналов из-за большой погрешности при применении датчика тока для измерения длительности искры апериодического разряда.

Техническим результатом изобретения являются расширение функциональных возможностей устройства за счет получения возможности измерения длительности искры апериодического разряда и повышение точности измерения.

Это достигается тем, что в измерителе длительности искры, содержащем датчик, два дискриминатора уровня, блок счета, в отличие от прототипа в качестве датчика применен делитель напряжения, оба дискриминатора выполнены однопороговыми, введены элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, блок памяти, блок управления, формирующий сигнал обнуления блока счета в момент начала подготовительной стадии разряда и сигнал синхронизации и управления памятью в момент завершения искровой стадии разряда, причем выход датчика подключен к двум дискриминаторам уровня, выходы дискриминаторов уровня подключены к первому и второму входам элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, кроме того, выход одного дискриминатора уровня также подключен к первому входу блока управления, выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен к первому входу блока счета и второму входу блока управления, выход блока счета подключен к блоку памяти, первый выход блока управления подключен к блоку счета, второй выход блока управления подключен к блоку памяти.

Существо заявляемого изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 представлены временные диаграммы разрядного тока и падения напряжения на свече при апериодическом разряде. На фиг. 2 представлена функциональная схема предлагаемого изобретения, на фиг.3 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы измерителя.

Измеритель длительности искры, содержит датчик 1, дискриминаторы уровня 2 и 3, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4, блок счета 5, блок управления 6, который содержит, например, инвертор и два элемента И, блок памяти 7, причем выход датчика 1 подключен к двум дискриминаторам 2 и 3, выход дискриминатора уровня 2 подключен к первому входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4, а также к первому входу блока управления, выход дискриминатора уровня 3 подключен ко второму входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4, выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 подключен к первому входу блока счета 5 и второму входу блока управления, выход блока счета 5 подключен к первому входу блока памяти, первый выход блока управления подключен ко второму входу блока счета, второй выход блока управления подключен к блоку памяти (фиг. 2).

На фиг. 1 обозначены t_пс - время подготовительной стадии разряда, соответствующей промежутку времени от t₁ до t₂ при этом к свече приложено напряжение порядка двух киловольт и через свечу протекает небольшой ток. В момент времени t₂ происходит пробой свечи и разрядный ток возрастает до момента времени t₃ при этом напряжение на свече уменьшается до минимального значения. Промежуток времени от t₂ до t₅ соответствует искровой стадии разряда t_иc. В промежутке времени от t₃ до t₅ происходит спад разрядного тока и возрастание приложенного к свече напряжения. При уменьшении разрядного тока до нуля происходит резкая смена полярности приложенного к свече напряжения. Подробно процесс образования искры апериодического разряда, а также временные диаграммы изложены в книге: Системы зажигания двигателей летательных аппаратов: учебное пособие /Ф.А. Гизатуллин; УГАТУ, Уфа, 1998 г.

При измерении длительности искры апериодического разряда при помощи трансформатора тока уровень дискриминации не может быть меньше, чем значение тока в момент завершения подготовительной стадии разряда (t₂). При этом из-за затяжного характера изменения разрядного тока существует значительная погрешность измерения (отрезок времени от t₄ до t₅ на фиг. 1).

В предлагаемом измерителе в качестве датчика используется делитель напряжения. Так как кривая напряжения на свече обладает крутыми фронтами при переходе от подготовительной к искровой стадии разряда и при завершении последней, погрешность измерения будет определяться лишь погрешностью передачи фронтов импульсов датчиком, которую можно сделать незначительной.

Устройство работает следующим образом. В момент времени t₁ на выходах дискриминаторов уровня 2 и 3 присутствует сигнал высокого уровня. Уровни дискриминации выбираются таким образом, чтобы для дискриминатора уровня 2 он был гарантированно большим напряжения искровой стадии разряда и гарантированно меньшим напряжения подготовительной стадии разряда. Дискриминатор уровня 3 сравнивает сигнал с датчика с уровнем, гарантированно меньшим напряжения искровой стадии разряда. Таким образом, дискриминатор уровня 2 отслеживает подготовительную стадию разряда, а дискриминатор уровня 3 активен во всем промежутке времени разряда искры. Элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ выполняет функцию вычитания двух описанных выше сигналов. Сигнал на выходе последнего элемента равен по длительности искровой стадии разряда. Этот сигнал поступает на вход блока счета 5, где известным способом производится формирование кода, пропорционального длительности импульса. На входы блока управления поступают сигналы с дискриминатора уровня 2 и элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. Блок управления формирует сигнал обнуления блока счета в момент начала подготовительной стадии разряда (t₁ на фиг. 2) и сигнал синхронизации и управления памятью в момент завершения искровой стадии разряда, что позволяет использовать данный измеритель для измерения и сохранения информации о серии сигналов. Блок памяти сохраняет результаты измерений серии импульсов для последующей индикации или дальнейшей обработки.

Итак, в предлагаемом устройстве расширены функциональные возможности за счет получения возможности измерения длительности апериодического разряда, повышена точность измерения.

Использование: для измерения длительности процессов в свечах зажигания при апериодическом разряде и устройствах аналогичного назначения. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей устройства и повышении точности измерения. Устройство содержит датчик, дискриминаторы уровня, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, блок счета, блок управления, блок памяти, причем выход датчика подключен к двум дискриминаторам, выход первого дискриминатора подключен к первому входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а также к первому входу блока управления, выход второго дискриминатора подключен к второму входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен к первому входу блока счета и второму входу блока управления, выход блока счета подключен к первому входу блока памяти, первый выход блока управления подключен к второму входу блока счета, второй выход блока управления подключен к блоку памяти. 3 ил.

Измеритель длительности искры, содержащий датчик, два дискриминатора уровня, блок счета, отличающийся тем, что датчик выполнен в виде делителя напряжения, оба дискриминатора уровня выполнены однопороговыми, введены элементы Исключающее ИЛИ, блок памяти, блок управления, формирующий сигнал обнуления блока счета в момент начала подготовительной стадии разряда и сигнал синхронизации и управления памятью в момент завершения искровой стадии разряда, причем выход датчика подключен к двум дискриминаторам уровня, выходы дискриминаторов уровня подключены к первому и второму входам элемента Исключающее ИЛИ, кроме того, выход одного дискриминатора уровня также подключен к первому входу блока управления, выход элемента Исключающее ИЛИ подключен к первому входу блока счета и второму входу блока управления, выход блока счета подключен к блоку памяти, первый выход блока управления подключен к блоку счета, второй выход блока управления подключен к блоку памяти.