Устройство для измерения давления Советский патент 1984 года по МПК G01L11/00 

Изобретение относится к контроль но-измерительной технике, в частности к устройствам, предназначенным для контроле и измерения давления.

Известны .устройства для измерени давления, содержащие чувствительный элемент и преобразователь перемещег НИН чувствительного элемента в выссодной электрический сигнал ij .

Недостатком таких устройств является низкая точность измерения давления, обусловленная температурной нестабильностью жесткости чувствит&)2ьного элемента.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения давления, содержсщее автогенераторный измеритель , включающий в себя рабочий измерительный преобразователь, первый управляемый ключ, счетчик и блок управления 2 .

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения давления в условиях.воздействия на датчик температура и вибрации.

Цель изобретения - повышение точности путем исключения влияния дестабилизирующих факторов на результаты измерений.

Поставленная цель достигается тем, что устройство дл,я измерения давления, содержащее автогенераторный измеритель, включающий в себя рабочий измерительный преобразователь , первый управляемый ключ, счетчик и блок управления, дополнительно снабжено блоком компенсации нестабильностей, содержащим последовательно соединенные триггер, формирователь сигнала ошибки, формирователь управляющего сигнала, выход которого соединен с входом управляемого генератора импульсов и выходом блока управления, формирователь коротких импульсов, отсчетное устройство и дв управляемых коммутатора, а автогенераторный измеритель выполнен управляемым и дополнительно содержит компенсационный измерительный преобразователь , подключенный к нему через второй управляемый ключ, при этом рабочий и компенсационный преобразователи выполнены индуктивными, выход . автогенераторного измерителя соедине с входом счетчика, выход которого через первый коммутатор соединен с отсчетным устройством, а через второй коммутатор - с первым входом триггера, вы5{од управляемого генера тора импульсов соединен с управляющим входом автогенераториого измерителя и входом формирователя коротких импульсов, выходом подключенного к второму входу триггера, при этом управляющие входы ключей и коммутатторов подключены к соответствующим выходам блока управления, а рабочий

измерительный преобразователь первый ключ подключен к автогенераторному измерителю.

На фиг. 1 приведена структурная блок-схема устройства;на фиг. 2 графики, поясняющие его работу.

Устройство содержит частотный датчик 1 давления, сметчик 2 числа колебаний, подключенный своими выходами через коммутатор 3 к отсчетному устройству 4 и через коммутатор 5 - к блоку 6 компенсации нестабильностей, и блок 7 управления.

Частотный датчик 1 давления выполнен в виде автогенераторного измерителя 8, в контур которого через первый ключ 9 включен рабочий индуктивный измерительный преобразователь 10 с упругим элементом 11, а через второй ключ 12 - компенсационный индуктивный измерительный преобразователь 13 с упругим элементом 14. Преобразователи 10 и 13 размещены в корпусе датчика 1 в непосредственной близости друг от друга. К упругому элементу 11 подводится измеряемое давление, а к упругому элементу 14 - некоторое постоянное давление.

Блок 6 компенсации нестабильности выполнен в виде последовательно соединенных , триггера 15, формирователя 16 сигнала ошибки, формирователя 17 управляющего сигнала и управляемого генератора 18 импульсов. Выход генератора 18 соединен с управляющим входом 19 автогенераторного измерителя 8 и с входом формирователя 20 коротких импульсов по заднему фронту импульсного сигнала, подключенного выходом к второму входу триггера 15, первый вход которого подключен к коммутатору 5. Управляющие входы 21 и 22 ключей 9 и 12 и управляющие входы 23 и 24 коммутаторов 3 и 5 подключены к выходам блока 7 управления, синхронизированного с управляемым генератором 18,

Устройство работает следукяцим образом.

В датчике 1 под действием измеряемого давления происходит перемещение упругого элемента 11, что приводит к изменению индуктивности преобразователя 10.

В измерительном такте работы устройства по команде с блока 7, поступающей на управляющий вход. 21, ключ 9 замыкается, и индуктивность преобразователя 10 оказывается подключенной в колебательный контур автогенераторного измерителя 8, частота которого является функцией измеряемого давления. Автогенераторный измерител 8 работает в импульсном режиме и генерирует измерительную пачку колебаний в течение времени , равног длительности импульсной команды, поступающей на его управляющий вход 19 (фиг.2а). Число колебаний в регистрируется счетчиком 2, с выхода которого через замкнутый в измерител ном такте коммутатор 3 оно поступает в отсчетное устройство. 4, Действие дестабилизирующих факторов (температуры и вибрации) вызывае изменение магнитной проницаемости преобразователя 10, параметров авто генераторного измерителя 8, жесткоети упругого элемента 11,.Для компенсации нестабильностей в измерительном такте необходимо определить компенсирующую длительность пачки колебаний в эталонном такте t . В эталонном так.те работы устрой{ства ключ 9 и коммутатор 3 размыкаются, а ключ 12 и коммутатор 5 зё1мыкаются, при этом преобразователь 13 подключается в колебательный контур автогенераторного измерителя 8, а выходы счетчика 2 подключены к блоку 6 компенсации нестабильнОстей. В исходном состоянии, при граду ировке датчика, число колебаний в эталонной пачке N равно Т.О ЭТ -мглл 7 где fg - частота колебаний с компен сационным измерительным преобразователем 13. В момен-т, когда в счетчик 2 посту пит N,Yo импульсов, на его выходе соответствукидем коэффициенту пересчета N,10 ,появляется команда, устанавливающая триггер 15 в единичное состояние, (фиг.26). Перевод триггера 15 в нулевое состояние осуществля ется по заднему фронту импульса, управляющего длительностью пачки с помощью формирователя 20 короткого :импульса.Включение рабочего и компен сационного преобразователей 10 и 13 происходит периодически с Периодом Т. При этом постоянная составлянздая сигнала на выходе триггера 15/ вьщёляемая формирователем 16 сигнала ошибки, равна Фсо где Ujr напряжение на единичном выходе триггера 15. Формирователь 17 управляющего сиг нала настраивается таким образом, что при градуировке устройства управ ляющее напряжение, поступающее на управляемый генератор 18 импульсов, равно нулю , (например, с помощью Дифференцисшьного усилителя, на один из входов которого поступает напряжение ифсо , а на другой - равное ему опорное напряжение). При этом длительность импульсов на выходе генератора 18 устанавливается равной tn-jM При увеличении частоты f , под действием дестабилизирующих факторов набор в счетчике 2 числа импульсов, равного N,,Q, происходит раныйе, чем при градуировке. Последний фронт им-j пульса на выходе триггера 15 сдвигается влево, а сам импульс расширяется, что приводит к увеличению постоянной составляющей этого сигнала U(p. (фиг.2в) . На выходе формирователя 17 уПравлякадего сигнала появляется, напряжение, которое, воздействуя на управляемый генератор 18 импульсов, уменьшает длительность пачки импульсов таким образом; что в замкнутой системе компенсации нестабильностей число колебаний в пачке возвращается к первоначальному значению .o При уменьшении частоты /под действием дестабилизирующих факторов число колебаний Ы поступает в счетчик 2 за более длительное/ чем при калибровке/ время. При этом передний фронт импульса на выходе триггера 15 сдвигается вправо/ а сам импульс сужается, что приводит к.уменьшению (ПОСТОЯННОЙ составляющей и,усо.() . Длительность пачки колебаний уве7 личивается так, что число колебаний в ней по-прежнему равно Ng . Найденное в эталонном такте значение управляющего сигнала, регулирующего длительность пачки колебаний, запоминается формирователем 17 управляющего сигнала, что обеспечивает выполнение , . в очередном измерительном такте. Применение изобретения позволяет обеспечить компенсацию нестабильностей перед каждым измерительным тактом посредством регулирования длительности формируемой пачки колебаний. Периодическая коррекция измерительного такта предотвращает накопление прогрессирующих погрешностей и обеспечивает долговременное поддержание метрологических характеристик устройства на высоком уровне.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ, содержащее автогенераторнь1й измеритель, включающий в себя рабочий измерительУ1ый преобразователь, первый управляемый ключ, счетчик и блок управления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности путем исключения влияния дестабилизирующих факторов на результаты измерений, оно дополни- . тельно снабжено блоком компенсации нестабильностей, содержащим последовательно соедин енные триггер, формиг рователь сигнала ошибки, формирователь управляющего сигнала, выход которого соединен с входом управляе мого генератора импульсов и выходом блока управления, формирователь коротких импульсов, отсчетное устройство и два управляемых коммутатора, а автогенераторный измеритель выполнен управляемым и дополнительно содержит компенсационный измерительный преобразователь подключенный к нему через второй управляемый ключ, при этом рабочий и компенсационный преобразователи выполнены индуктивными, выход автогенераторного измерителя соединен с входом счетчика, выход которого через первый коммутатор соединен с отсчетным устройством, а через второй коммутатор - с первым входом триггера, выход управляеСО мого генератора импульсов соединен с управляющим входом .автогенераторного измерителя и входом формирователя импульсов, выходом подключенного к второму входу триггера, при этом управляющие входы ключей и коммутаторов подключены к соответствующим выхо/;ам блока управления, а рабочий измерительный преобразователь через эо :о 4; первый ключ подключен к автогенераторному измерителю. со ;о