Устройство для градуировки преобразователей давления Советский патент 1984 года по МПК G01L27/00 

.Изобретение относится к приборостроению, в частности к устройствам для градуировки преобразователей переменного давления, т.е. для снятия амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик (АЧХ и ФЧХ).

Известны установки, предназначенные для определения динамических; характеристик преобразователей давления и содержащие устройства для создания переменного давления и точного измерения его значения. В одном из таких устройств для точного измерения амплитуды давления применен оптический интерферометрCl3.

Недостатком этих устройств для измерения переменного давления является отсутствие возможности.производить измерение сдвига фаз между давлением в камере установки и входным сигналом ,с градуируемого преобразователя, т.е. определять .их ФЧХ.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является устройство для градуировки преобразователей давления, содержащее камеру давления с оптически прозрачными окнами и установленными в ней градуируемым преобразователем давления и вибратором, подключенным через усилитель к генератору, интерферометр Майкельсона с модулятором, рабочая ветвь которого проходит через камеру, фото приемник интерферометра,, выход которого подключен к счетчику числа интерференционных полос и осци.плографу, второй фотоприемник со светопроводом, вход которого расположен у экрана осциллографа, а выход подключен к счетчику числа интерференционных полос, счетчику периодов и блоку управления, выхо которого подключены к счетчику числа интерференционных полос и счетчику периодов, и через генератор пилообразного напря -ения к модулятору интерферометра 2 . .

Недостатком известного устройства является ограниченность функционгитьных возможностей, .так как оно позволяет определять лшиь АЧХ преобразователей давления. Известное устройство не позволяет измерять сдвиг фаз между создавае1«д4 в канюре установки перемевшлм давлением и сигналом с градуируемого преобразователя, что не дает возможности определять его фазочастотную характеристику.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства.

Эта цель достигается тем, что устройство, содержащее камеру дав-. ления с оптически прозрачньми окнами и установленными в ней градуируемом преобразователем давления и вибратором, подключенным через усилитель к генератору, интерферометр Майкель- сона с модулятором; рабочая ветвь которого проходит через камеру,фотоприемник интерферометра, выход кото 5 рого подключен к счетчику числа интерференционных полос и осциллографу, второй фотоприемник со светопроводом, вход которого расположен у экрана осциллографа, а выход подклю0 чен к счетчику числа интерференционных полос, счетчику периодов и блоку управления, выходы которого подключены к счетчику числа интерференционных полос и счетчику перио5 дов, и через генератор пилообразного напряжения к модулятору интерферометра, снабжено блоком-выделения нулевых значений сигнала и частотомером, один вход которого через блок

0 выделения нулевых значений сигнала соединен с выходом градуируемого преобразователя давления, а другой - с выходом второго фотоприемника.

5 Блок-схема устройства приведена на чертеже.

Устройство содержит лазер 1,светоделитель 2, зеркала 3, фотоприемник 4, модулятор 5, KeiMepy 6 давления, окна 7, вибратор 8, градуируемый преобразователь 9 давления, усилитель 10 мсядности, генератор 11 сигналов, счетчик 12 периодов процесса, светопровод 13, дополнитэльный фотоприемник 14, счетчик

5 15 числа интерференционных полос, осциллограф 16, генератор 17 пилообразного напряжения, блок 18 управления , блок 19 вьвделения нулевых значений сигнала и частотомер

0 20. При зтсм камера 6 давления установлена в измерительном плече интерферометра, модулятор 5 с подклю еншм к нему генератором 17 установлены в его опорном плече, ,

5 - светопровод 13 подключен к экрану осциллографа в точке, лежащей по осям симметрии изображения сигнала интерферометра, а выход фотоприемника 14 подключен к счетчикам 12 и

л 15 и блоку управлеиия, блок 19 подключен входсж к градуируемому преобразователю 9, ai выходе - х одНСЯ4У из входов частотомера 20, другой его вход подключен к выходу фотоприемника 14.

Устройство работает следукяцим образом.

Световой поток от лазера 1 попадает на светоделитель 2 и делится на два пучка, один из которых попа0 дает на зеркало 3 в из .ерительном плече, а другой - на зеркало 3, установленное в опорном плече интерферометра. Отрс1женные от зеркала 3 интерферируют на светоделите5 ле 2 и регистрируются фотоприемником 4. Перед измерением с помощью модулятора 5 в опорном плече интерферометра осуществляют изменение разности хода по пилообразному закону, а в измерительном плече создают изменение разности хода по гармоническому закону. Это приводит к периодическому смещению интерференционных полос на фотоприемнике 4, при этом модулятор 5 обеспечивает медленное изменение фазы интерференционной картины по линейному закону.

Перед началом измерений устанавливают нулевые показания ч четчиков 12 и 15. При измерении амплитуды давления, пропорциональной амплитуде разности хода в камере 6, от генератора 17 с блока 18 управления поступает сигнал пуска. При этсий на экране осциллографа 16 фаза синхронизированного изображения сигнала с интерферометра начинает изменяться по пилообразному закону. В момент, когда изображение сигнала на осциллографе 16 пересе-.

:кает светопровод 13 на фотоприемник 14 попадает сигнал, котораЛ выpaбatывает на его выходе импульс запуска счетчиков 12 и 15 и тактовый импульс в релейной схеме блока 18 управления

Далее.изображение сигнала с изменяющейся фазой движется в обратном порядке и занимает положение, при котором изображение сигнала второй раз пересекает точку контакта свето провода;13 с экраном осциллографа 16. Возникаюищй при этом электрический импулвс на выходе фотоприемника 14 .готовит релейную схему в блоке 18 управления к остановке счетчиков 12 и 15.

В дальнейшем изображение сигнала занимает на экране рсциллографа первоначальное положение, а фаза сигнала, после пуска счетчиков 12 и 15, изменяется точно на 360. В этот же момент электрический импульс с фот.рприемника 14 с .поьфшью релейной схемы в блоке 18 упруавления вызывает команду Стоп счетчиков 12 и 15. При этом на табло счетчика 12 регист рируется число, равное m периодов

процесса в кашере 6, а на табло счетчика 15 - число, равное N интерференционных полос, прешедших перед щелью фотоприемника 4 за время измерения, т.е. за те же и периодов,

зарегистрированных счетчиком; 12. Сброс сигналов со счетчиков 12 и 15 осуществляется командой с пульта 18 управления. Результаты измерения (значения m и N) поз воЛ5пот вычислить

амплитуду оптической разности ходалучей интерферометра 4 в по формуле

N 4m

4f

Амплитуда давления Р, вследствие того, что Рр А/дС определяется выра-,

жением

Л 5Т:где К - коэффициент, численно ран-; ный приращению давления.в камере 6,; :при которс интерференционная картина смещается .на одну полосу. ,

Сдвиг фаз между сигналами с интерферометра и гргщуируемого преобразователя 9 иэмеряют с помова Ю частотомера 20 путем измерения вре.менного интервсша между импульсами тока, поступаннцими на входы частотомера 20 от фотоприемника 14 и бл.рка 19. Эти импульсы соответствуют моментам, когда сигналы с интерферометра и градуируемого преобразова-, теля достигают нулевых значений.

Измеренный интервал при заданной частоте воспроизводимого в установке переменного давления позволяет определить ёдвиг фаз между сигналсм с градуируемого преобразователя и переменным давлением, измеряемым

;без запаздывания интерферометром.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАДХИРОЕКИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ДАВЛЕНИЯ, содержащее камеру давления с оптичёеки проэрачнюад окнами и установленными в ней градуируемым преобразрвател1ем давления и вибратором, под- ключенным через усилитель к генератору, интерферометр Майкельсона с модулятором, рабочая ветвь которого, проходит через камеру, фотоприемник; йнтер ферометра, выход которого подключен к счетчику числа интерференционных полос и осциллографу, второй фотоприемник со светопроводом, вход которого расположен у экрана осциллографа, а выход подключен к счетчику числа интерференционных полос, счетчику периодов и блоку управления, выходы которого подключены к счетчику числа интерференционных пс лос и счетчику периодов,а через генератор пилообразного напряжения к модулятору интерферометра, о т л ич а ют е ее я тем, что, с целью расйшрения функципнсшьных возможностей, оно снабжено блоком выделения нулевых значений сигнала и частотемером, один вход которого через блок выделения нулевых значений сиг0 нала соединен с выходом градуируемого преобразователя давления/ а дру-/ С гой - с ВЫХОДСЯ4 второго фотоприемника . d: СП