Импульсный измеритель скорости измерения давления Советский патент 1984 года по МПК G01L11/00 

1 Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники иможет быть использовано для измерения скорости изменения давления воздуха из гермокабин для определения, например, момента разгерметиза ции кабины. Известны преобразователи скорости изменения давления, содержащие мано метрический датчик перепада давления с электропневмоклапаном обнуле ния, преобразователь перемещения мембраны датчика в напряжение и схем дифференцирования С1. Однако такие преобразователи не помехоустойчивы, имеют недостаточную чувствительность и точность измерения . Наиболее близким по технической сущности к изобретению является импульсный измеритель скорости изме.нения давления, содержащий мембранную коробку, связанную каналом с объемом измеряемого давления и раз- мещеннзш) в корпусе Датчика давления с образованием внутренней полости, соединенной с каналом патрубком с установленным в нем клапаном обнуле ния с электроприводом, преобразователь перемещения мембраны в напряжение, подключенный к электрической схеме, состоящей из последовательно соединенных первого компаратора, мультивибратора, импульсного усилителя и электропривода клапана, перв устройство выборки и хранения сигнала, содержащее последовательно со диненные коммутатор аналогового сиг нала, схему сглаживания сигнала и выходной усилитель 121. недостатком такого устройства является низкая чувствительность и точность измерения, а также недостаточная помехоустойчивость и склон ность к самовозбуждению. Цель изобретения - повьппение точности измерений в условиях помех Поставленная цель достигается те что в импульсный измеритель скорост изменения давления, содержащий мембранную коробку, связанную каналом с объемом измеряемого давления и размещенную в корпусе датчика давления с образованием внутренней полости, соединенной с каналом патрубком с установленным в нем клапаном обнуления с электроприводом, преобразователь перемещения мембран 2 в напряжение, подключенный к электрической схеме, состоящей из последовательно соединенных первого компаратора мультивибратора, импульсного усилителя и электропривода клапана, первое устройство выборки и хранения сигнала, содержащее последовательно соединенные коммутатор аналогового сигнала, схему сглаживания сигнала и выходной усилитель, введены второй компаратор, триггер, второе и третье устройство выборки и хранения сигнала, коммутатор, вычитающее устройство и распределительное устройство, ,содержащее задающий генератор, соединенный через триггер-делитель с первым формирователем импульсов опроса и непосредственно с вторым формирователем импульсов опроса, причем триггер выходами подключен к выходам первого и второго компараторов, а выходом - к входу задающего генератора и управлякнцему входу первого устройства выборки и хранения сигнала, второе и третье устройства выборки и хранения сигнала выходами через вычитающее устройство и коммутатор подключены к входу первого устройства выборки и хранения сигнала, вход первого компаратора соединен с входом второго компаратора, а также с входами второго и третьего устройств вьйорки и -хранения сигнала, управляющие входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго формирователей импульсов опроса, при этом выход первого формирователя импульса опроса подключен также к управляющему входу коммутатора. На чертеже представлена структурная блок-схема импульсного измерителя скорости изменения давления. Устройство содержит манометрический датчик перепада давления 1 с полостями А и Б и электропневмоклапаном обнуления 2, преобразователь 3 перемещения мембраны датчика в напряжение, компаратор 4, мультивибратор 5, импульсный усилитель 6, подключенньй к электроприводу 7 пневмоклапана обнуления, дополнительный компаратор 8 с входом 9, риггер 10 с первым входом 11, вторым входом 12 и выходом 13, устройства выборки и хранениясигнала 14 16, состоягще из электронных ключей

31

17-19 со встроенными схемами управления с входами 20-22, запоминающими конденсаторами 23-25 и единичными повторителями 26-28 разностный усилитель 29 с входами 30, 31, выходом 32, распределительное устройство 33, имеющее выходы 34 36 и синхронизирующий вход 37, состоящее из задающего генератора 38, триггера-депителя 39, формирователя 40 с выходами (1) и («О импульсов опроса, формирователь 41 с выходом (В) импульсов onpocaj электронный ключ 42 со встроенной схемой управления с входом 43.

Устройство работает следующим

образом.

Предположим, что клапан обнуления 2 и между полостями А и Б датчика 1 перепада давления имеется постоянная разность давлений. При этом на выходе датчика 1 давление линейно нарастает, на выходе преобразователя 3 появляется линейно нарастающее напряжение UB , угол наклона которого к оси абсцисс пропорционален скорости изменения давления . Нарастающее -напряжение Libx , поступающее на вход 9, достигает значения Un , равного напряжению порог срабатьшания компаратора 4. Компаратор 4 срабатывает и подает напряжение Ui питания на мультивибратор 5.Мультивибратор 5 начинает свою работу с паузы длительностью Т/2, а затем выдает импульс Оцд длительностью Т/2. Импульс усиливается усилителем 6 и подается на обмотку электропривода 7, которьй открывает клапан 2. Давление между полостями Аи Б датчика 1 выравнивается. Напряжение на входе 9 становится равным нулю. Напряжение UKOHI на выходе компаратора 4 становится равным нулю, при этом мультивибратор 5 прекращает работу.

Одновременно в момент срабатывания компаратора 4 начинается формирование импульса синхронизации JcunYp 3 момент времени ir, срабатывает триггер 10 по сигналу, поступающему на.его вход 12. Сигнал с выхода 13 поступает на выход 37 Синхронизация распределительного устройства 33.

После окончания импульса UKA когда напряжение на входе 9 уменьша24

ется до ип1у,срабатьшает дополнительный компаратор 8 и подает сигнал на вход 11 триггера 10. Триггер 10 меняет свое состояние, и с его выхода

13 прекращается импульс Осинур После прекращения импульса включается распределительное устройство 33, которое вьщает по выходам 34-36 последовательность коротких

импульсов опроса 1, Ц и «1 сдвинутых по времени. Три импульса опроса укладываются во времени to выбранном, например в 200-400 раз меньше времени Т нарастания напряжения Out Первый импульс (1) опроса замыкает ключ 17, при этом заряжается конденсатор 23 устррйства выборки и хранения сигнала 14 и сохраняет заряд после окончания импульса опроса (Uii). Второй импульс (5) опроса замыкает ключ 18, при этом заряжается конденсатор 24 устройства выборки и хранения сигнала 15 и сохраняет заряд после

окончания импульса опроса (U2 ). Заряды конденсаторов поступают на входы 30 и 31 разностного операционного усилителя 29, на выходе 32 которого образуется разность напряжений Ujj - Ujif , запоминаемых на конденсаторах 23 и 24. Эта разность во время третьего импульса (S) ) опроса при замыкании ключа 42 заряжает конденсатор 25 устройства 16.

На выход измерителя вьщается напряжение замкнутом ключе 19 , во время, когда импульс Цсицуоне выдается .

Все переходные процессы, связанные с работой клапана, вырезаются с помощью импульса который начинается раньше других импульсов и кончается позже.

Импульс UCMHUP поступает на вход

22 устройства выборки и хранения

выходного сигнала 16, где происходит запоминание выходного сигнала и отключение входного сигнала на время действия UC«HHP . Величина напряжения пульсаций выходного напряжения оказывается пренебрежимо малой.

Амплитуда выходного сигнала U b Xпропорциональна углу наклона . т.е. скорости нарастания давления между полостями А и Б,и определяется из вьфажения

.. .кШгь-иг) где -te, - период колебаний генерато ра 38; К - коэффициент передачи усили телей 26-29. Распределительное устройство 33 работает следующим образом. На выходе генератора 38 имеется напряжение с полупериодом to/2. С помсщ1)1о триггера-делителя 39 частот генератора 38 делится в два раза. Напряжение генератора 38 дифференцируется и формируется формирователем 4t, которьм выделяются только те импульсы, которые совпадают с положительными полупериодами напря жения на выходе триггера-делителя и являются импульсами опроса (Tt ). Импульсы, соответствующие отрицательным полупериодам и фронтам напряжения на выходе триггера-делителя 39, не пропускаются. 26 Напряжение с выхода триггера-делителя 39 дифференцируется и формируется с помощью формирователя 40. Передний фронт образует последовательность (3) импульсов опроса, при этом триггер-делитель запускается по переднему фронту импульсов задающе- го генератора 38. Задний фронт образует последовательность (ш ) импульсов опроса. Таким образом, формируются три импульса опроса по трем раздельным выходам, сдвинутые друг относительно друга на время 12. Отношение сигнал/помехи в данном устройстве выше, чем у прототипа, что позволяет помимо повьш1ения точности измерения и помехоустойчивости повысить его чувствительность к изменению давления в полостях А и Б датчика 1.

ИМПУЛЬСНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ, содержащий мембранную коробку, связанную каналом с объемом измеряемого давления и размещенную в корпусе датчика давления с образованием внутренней полости, соединенной с каналом патрубком с установленным в нем клапаном обнуления с электроприводом, преобразователь перемещения мембраны в напряжение, подключенный к электрической схеме, состоящей из последовательно соединенных первого компаратора, мультивибратора, импульсного усилителя и электропривода клапана, первое устройство выборки и хранения сигнала, содержащее последовательно соединенные коммутатор аналогового сигнала, схему сглаживания сигнала и выходной усилитель. отличающийся тем, что, с целью повьшения точности измерений в условиях помех, в него введены второй компаратор, триггер, второе и третье устройства выборки и хранения сигнала, коммутатор, вычитающее устройство и распределительное устройство, содержащее задающий генератор, соединенньм через триггер-делитель с первым формирователем импульсов опроса и непосредственно с вторым формирователем импульсов опроса, причем триггер входами подключен к выходам первого и второго компараторов, а выходом к входу задакяцего генератора и управляющему входу первого устройства (Л выборки и хранения сиг нал а, второе и третье устройства выборки и с хранения сигнала вькодами через вычитающее устройство и коммутатор подключены к входу первого устройстна выборки и хранения сигнала, вход первого компаратора соединен с входом второго компаратора, а также с входами второго и третьего устройств выборки и хранения сигнала, управляющие входы которых подключены соответственно к выходам первого -и , второго формирователей импульсов опроса, при этом выход первого формирователя импульса опроса подкпючен также к управляющему входу коммутатора .