Способ одновременного измерения нескольких параметров одним чувствительным элементом Советский патент 1983 года по МПК G01D21/02 

Изобретение относится к измерител .ной технике и может быть использовано, .например в авиационно-космической технике для одновременного измерения нескольких параметров (давлени температура, скорость и др.)« Известен способ измерения давлени и температуры, заключающийся в возбу дении автоколебаний тремя автогенераторами трех пьезоэлементов А,В и С из которых ньезоэлементы А и В обладают существенно различными температурно-частотными характеристиками, а пьезоэлементы В и С по возможности тождественными Для этого способа характерно наличие поррешиости, возникающей при измерении давления из-за недостаточной компенсации температурных воздей ствий. Это вызвано неизбежным различием температуры пьезоэлементов В и С, вследствие их пространственной ра несенности, а также из-за различных их свойств, а следовательно, и зависимостей частота-температура. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является, способ, заключающийся в регистрации выходных сигналов cxeivu преобразования и их обработки по предварительно определенным градуировочным .характеристикам 2. Недостатками известного способа являются ограниченные возможности его использования, вызванные ;особенностями применения пьезоэлектрических резонаторов, что усложняет измерения, а также недостаточные точ ность и надежность,связанные со сложной технологией возбуждения множества колебаний в чувствительном элементе - пьезоэлектрическом резона торе и появлением неучитываемых взаи мосвязей между создаваемыми колебательными процессами. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Указанная цель достигается тем, что согласно способу одновременного измерения нескольких параметров одним чувствительным элементом путем обработки выходных сигналов преобразователя по градуировочным характеристикам на вход -преобразователя с одним чувствительным элементом подают питающий полигармонический сигнал и по амплитудам гармоник выходного сигнала судят о величине параметров, используя при этом соответствующие градуировочные характеристики. Один и тот же чувствительный элемент критичен к влиянию на него ряда параметров. При этом выходной сигнал А схемы с чувствительным элементом будет являться функцией ряда параметров А F ТР, Т...). При включени в схему источника полигармоническог сигнала на выходе схемы имеем гармоники, амплитуды которых так же являются функциями параметров. Амплитуда каждой гармоники по-разному зависит как от давления, так и от температуры. При этом может меч няться не только чувствительность каждой гармоники к равным параметрам, но и знак этой чувствительности. Математическая обработка градуировочных характеристик дает возможность определить зависимости измеряемых параметров от амплитуд гармоник. При этом чтобы определить два параметра для обработки достаточно иметь две гармоники. Для определения п-параметров необходимо иметь п-гармоник. На фиг Г 1 показан пример поведения амплитуд гармоник Г,Г2/Г,Г,Г при действии на индуктивный измерительный преобразователь параметров давления Р и температуры Т; на фиг. 2 - структурная схема измерительной системы для реализации предлагаемого способа. Измерительная система содержит источник 1 полигармонического сигнала, включенный в электрическую схему с чувствительным элементом 2. к выходу электрической схемы подключен ряд цепей преобразования из последовательно соединенных полосового фильтра 3, усилителя 4, детектора 5. и фильтра 6 нижних частот. Цепи преобразования подсоединены через аналого-цифровой преобразователь 7 к вычислительному устройству 8, имеющему на выходе вторичные приборы 9-11, отградуированные по измеряемым параметрам. Способ осуществляется следующим образом. На вход схемы преобразования с одним чувствительным элементом подают питающий полигармонический сигнал. Источник 1 полигармонического сигнала создает на выходе электрической схемы с чувствительным элементом 2 также полигармонический сигнал. На выходе схемы, преобразования выделяют амплитуды различных гармоник электрического сигнала. Амплитуды гармоник этого сигнала являются функциями нескольких.параметров, например, давления Р, температуры Т, скорости потока V и т.п. Полосовые фильтры 3 служат для выделения различных гармоник. Усилители 4 служат для усиления амплитуд этих гармоник. Детекторы 5 и фильтры 6 нижних частот выделяют огибающую в узкой полосе частот, вырезанной полосовыми фильтрами 3. Сигналы с фильтров 6 нижних частот поступают на аналого-цифровой преобразователь 7 и далее на вычислительное устройство 8. По предлагаемому способу определяют величины параметров расчетным путем , по градуировочным зависимостям амплитуды гармоник от этих параметров. Для этого в вычислительном устройстве 8 (фиг. 2) производится обрабо ка поступивших сигналов в соответствии с эаложенными в него данными о граДуировочных зависимостях амплитуд гармоник от измеряемых лараметров. На выходе вторичных приборов 9-11 имеют информацию о измеряемых параметрах Р, Т, V и др.

Предлагаемый способ расширяет возможности одновременного измерения нескольких параметров одним чувствительным элементом, так как он основан на использовании полигармонических электрических сигналов, например, создаваемых генератором прямоугольных импульсов. При этом в качестве чувствительного элемента могут быть использованы различные электрические, электромеханические, электрооптические,индуктивные,трансформаторные, емкостные, магнитные, электротёпловые и другие виды измерительных преобразователей. Количество гармоник можно выбирать по числу измеряемых параметров. Возможности выбора гармоник связааы с удобством их обработки в соответствии с предварительно установленными градуировочными зависимостями амплитуд гармоник от измеряемых параметров. На практике количество наличных гармоник значительно больше числа измеряекшйх параметров, поэтому выбо конкретных гармоник обладает расширенными возможностями.

0 Способ упрощает одновременное

измерение нескольких параметров одним чувствительным элементом, так как не требуется нескольких источников питания или генераторов. Амплитуда,

5 реализующая предлагаемое техническое решение, проста и не требует сложных настроек и регулировок. Точность и надежность одновременного измерения нескольких параметров одним чувствид тельным элементом повышены за счет возможности учета воздействий всех измеряемых параметров,взаимного влйя.нйя и возможности работы на тех JгармоникахJ которые наиболее удобны

с для преобразований обработки и-:Изме рений. (X Ь--Ь

t t t

СПОСОБ ОДНОВРЕМЕННОГО ИЗМЕРЕНИЯ НЕСКОЛЬКИХ ПАРАМЕТРОВ ОДНИМ 1ЧУВСТВИТЕЛЬНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ путем обEf v:- A3(,.a -yji.. i.--,f 1.„ S- ялтшта.- д пл. - ТЕлШчШ Мй ; K.4t4i iJst fl. работки выходшдх сигналов преобразователя по градуировочным характеристикам, отличаюн ийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, на вход преобразователя с одним чувствительным элементом подают питающий псшигармонический сигнал и по амплитудам гармоник 1выходного сигнала судят о величине параметров, используя этом соответствующие градуировочные характерис|ТИКИ. /J т 00 о О)

Ч1г

:sj

ft