Способ измерения давления и устройство для его осуществления Советский патент 1983 года по МПК G01L11/00 

Изобретение относится к контрольно измерительной технике,а именно, к спо собам измерения давления. Известны способы измерения давления путем регистрации амплитуды выход ного сигнала датчика в функции давления If , Такие способы характеризуются недостаточной точностью в условиях коле баний температуры среды, давление которой измеряется. Известен также способ измерения давления, включающий градуировку датчика при его питании синусоидальным сигналом и регистрацию амплитуды выходного сигнала И . Недостатком этого способа измерени давления является низкая точность в условиях воздействия дестабилизирующи факторов, например, температуры, отсутствие информации о их величинах и влиянии на выходной сигнал датчик.а. Целью изобретения является повышение точности измерения давления путем выделения измеряемого и влияющих пара метров из выходного сигнала. Поставленная цель достигается тем что согласно способу измерения давления, включающему градуировку датчика при его питании синусоидальным сигналом и регистрацию амплитуды выходного сигнала, одновременно с регистрацией амплитуды осуществляют регистрацию фазы выходного сигнала по отношению к питающему сигналу и производят обработку результатов измерений по пред варительно полученным градуировочным зависимостям амплитуды и фазы выходного сигнала от измеряемого и влияющего параметров. Кроме того, в устройстве для измерения давления, содержащем источник синусоидального сигнала, соединенный с вычислительным устройством по двум каналам, один из которых содержит электромеханический датчик и усилитель, установленные последовательно, ,и регистратор давления, подключенный к выходу вычислительного устройства, дополнительно введены третий канал, амплитудный и фазовый детекторы, регистратор температуры, подключенный к выходу вычислительного устройства, и коммутатор, соединяющий три канала с вычислительным устройством, причем выход усилителя связан с входом амплитудного детектора, подключенного к коммутатору по первому каналу, и с первым входом фазового детектора, выход которого подключен к коммутатору по второму каналу, а второй вход фазового детектора подключен к коммутатору по третьему каналу. Для осуществления способа измерения давления одновременно с регистрацией амплитуды и выходного сигнала датчика производят регистрацию его фазы Cj . Предварительно производят градуировку датчика: получают зависимости амплитуды и и фазы Cf выходного сигнала датчика от измеряемого параметра - давления Р и влияющего параметра, например, температуры Т вида (аЬ Р, Т) и F8(b;, Р, Т), где а и b;j - постоянные коэффициенты, а затем строят градуировочные зависимости для давления (C, U, (f) и температуры (d, U,cp), где cf и d - постоянные коэффициенты, определяемые при обработке результатов градуировок. В общем случае коэффициенты , , с , d представляют собой коэффициенты полиноминального . выражения, степень которого определяется требуемой точностью измерения. Определение измеряемого параметра давления Р и влияющего параметра температуры Т производят совместной обработкой результатов измерений амплитуды, и фазы выходного сигнала датчика с установленными градуировочными зависимостями. На чертеже представлена блок-схема устройства для реализации способа измерения давления. Устройство для измерения давления состоит из электромеханического датчика 1, содержащего воспринимающий давление элемент 2 и прео бразователь 3, например, индуктивного типа. Питание преобразователя 3 осуществляется от генератора k синусоидального сигнала. Резисторы 5 образуют измерительную схему устройства, сигнал с выхода которого поступает на входы дифференциального усилителя 6, связанного выходом входом амплитудного детектора 7 и первым входом фазового детектора 8. Фазовый детектор 8 вторым входом соединен с генератором k синусоидального сигнала и первым , входом коммутатора 9. Выход фазового детектора В соединен с вторым входом коммутатора 9. Третий вход коммутатора 9 связан с выходом амплитудного детектора 7. Выход коммутатора 9 через аналого-цифровой преобразователь 10 и вычислительное устройство 11

подключен к регистратору 12 давления и регистратору 13 температуры.

Устройство работает следующим образом.

При воздействии давления Р и тем- 5 пёратуры Т меняются преобразовательные свойства как воспринимающего давление элемента 2, так и преобразователя 3 вследствие чего изменяется и выходной сигнал электромеханического ю датчика 1, являющийся функцией этих параметров. После усиления дифференциальным усилителем 6 сигнал поступа-. ет на амплитудный детектор 7 и фазовый детектор 8. Кроме этого, на фазовый тектор 8 поступает сигнал с выхода генератора k. На выходе амплитудного детектора 7 образуетсясигнал, амплитуда которого является функцией пара-, метров Р и Т. На выходе фазового 20 .детектора 8 формируется сигнал, зави сящий от разности фаз усиленного сигнала с электромеханического датмина 1 и сигнала с генератора и Я(влякяцийся также функцией параметров Р и Т. Сиг- 25 налы с генератора k, амплитудного детектора 7 и фазового детектора 8 поступают на свои входы коммутатора 9. Режим переключения коммутатора9 выбирается в зависимости от скоростей изменения параметров Р и Т таким образом, чтобы динамическая погрешность регистрации параметров Р и Т не превьяиала допустимую.Сигналы с коммутатора 9 через аналого-цифровой преобразователь 10 поступают в вычислительное устройство 11, которое производит расшифровку результатов измерений по предварительно установленным градуировочным зависимостям давления и температуры от амплитуды и фазы выходного сигнала электромеханического датчика 1. С вычислительного устройства 11 полученная информация о давлении и температуре записывается регистратором 12 давления и регистра тором 13 температуры.

Предложенное техническое решение Дает возможность и сключить влияние температуры на результаты измерения давления без дополнительных термоконпенсационных устройств.

Кроме того, расширена информативность измерений за счет получения сведений как об измеряемом давлении, так и о влияющем параметре - темпе- . рату|эе.

1. Способ измерения давления, включающий градуировку датчика при его питании синусоидальным сигналом и регистрацию амплитуды выходного сигнала, отличающийся тем, что с целью повышения точности измерения давления путем выделения иэ №ряе1« го и влияющих параметров из выходного сигнала, одновременно с регистрацией амплитуды осуществляют регистрацию фазы выходного сигнала по отношению к питающему сигналу и производят обработку результатов измерений по предварительно полученным г-радуировочным зависимостям амплитуды и фазы выходного сигнала от измеряемого И-влияющих параметров. 2. Устройство для измерения давления, содержащее источник синусоидального сигнала, соединенный с вычислительным устройством по двум каналам, один из которых содержит электромеханический датчик и усилитель, установленные последовательно, и регистратор давления, подключенный к выходу вычислительного устройства, отличающееся тем, что, в него дополнительно введены третий канал, амплитудный и фазовый детекторы, регистратор температуры, подключенный к выходу вычислительного устройства, и коммутатор, соединяющий три канала с вычислительным устройством, причем выход усилителя связан с входом ампли-; Тудного детектора, подключенного к § коммутатору по первому каналу, и с первым входом фазового детектора, выход которого подключен к коммутатору по второму каналу, а второй вход фазового детектора подключен к коммутатору по третьему каналу.