Устройство для измерения давления Советский патент 1985 года по МПК G01L11/00 

I

Изобретение относится к контроль но-измерительной технике и может быть использовано для измерения давления сплошных сред. ;

Цель изобретения - повышение точности измерений за счет учета влияния температуры.

На фиг. I представлена блок-схем устройства; на фиг. 2а - пример соединения катушек злейтромагнитных возбудителя и приемника колебаний для возбуждения моды , на фиг. 2б - то же, для моды , т I; на фиг. 3 - блок-схема устройства с включением устройства торможения колебаний ЦР; на фиг. 4 схемы блоков коммутации для ,4 и т 1.

На фиг. I показаны цилиндрический резонатор (цр)1, возбудители 2 колебаний, расположенные равномерно вокруг ЦР с малым зазором относительно его поверхности; приемники

3колебаний, также равномерно расположенные вокруг ЦР по его поверх|Ности; первый блок 4 коммутации; дифференциальный усилитель 5; блок

6 управления; второй блок 7 коммутации.

Приемники 3 колебаний подключены к сигнальным входам первого блока коммутации 4, к выходам которого подсоединены входы дифференциального усилителя 5 . С выходом усилителя 5 связаны входы блока 7 коммутации и блока 6 управления. К выходу блока 7 коммутации подключены возбудители 2 колебаний. Выходами устройства являются выход усилителя 5 и выход блока управления 6.

Устройство для измерения давления работает следующим образом.

1После включения питания блок управления 6 вырабатьюает управляющий сигнал, поступающий на блоки

4и 7 коммутации. В результате переключений, осуществляемых в блоках

4 и 7, приемники и возбудители колебаний оказываются соединенными для возбуждения требуемой моды колебаний (например, как на фиг. 2а). Усилитель 5 с ЦР 1, возбудителями

2и приемниками 3 образует замкнутую электромеханическую автоколебательную систему, в которой возникают автоколебания с частотой соответствующей моде , . Через некоторый отрезок времени Т,

917642

необходимый для измерения частоты блок 6 управления выдает второй управляющий сигнал, поступающий , в блоки коммутации 4 и 7 для их

5 переключения. Этот же сигнал поступает во втори сное устройство как сип нал окончания измерения частоты f. и подготовки цифровых схем для измерения частоты f.j. Измерение частоты f может начинаться лишь через время ДТ, в течение которого колебания ЦР 1 с частотой уменьшатся до допустимых пределов.

В результате второго переключения в блоках 4 и 7 коммутации возбудители и приемники колебаний соединены так, как показано на фиг. 26. Выходное напряжение усилителя 5, изменяющееся с частотой возбуждаемых автоколебаний является вторым выходным сигналом, несущим информацию об измеряемой величине. Частоты колебаний ЦР 1 f,g и f связаны различными функциональными

5 зависимостямиС измеряемым давлением Р и возмущением (температурой)

t°:

f,,f,,(P, t) f,. t).

При обработке вькодных частотныз сигналов устройства в цифровом вычислителе исключается влияние тем-, пературы на показания устройства. Таким образом, в предлагаемом устройстве путем временного разделения измерительных каналов достигается инвариантность выходной величины по отношению к возмущению и устраняется погрешность измерений, вызываемая взаимными связями между системами возбуждения.

Быстродействие устройства определяется временем измерения частот

5 f,2 а f,j, а также отрезком времени

дТ, необходимым для затухания свободных колебаний резонатора при переходе с одной моды на другую. Это время определяется добротностью резона0 - - Q

In b , где В - требутора: А Т

fi-f

It

емая степень подавления колебаний предыдущей моды, и может быть значительно снижено путем применения 5 устройства торможения резонатора, расположенного вблизи поверхности резонатора и подключаемого к выходу блока 6 управления.

3

Одной из возможных реализаций устройства торможения является электромагнит с полюсным наконечником, имеющий зазор, меньший, чем зазор возбудителей и приемников. Импульс блока 6 управления, осуществляющий коммутацию блоков 4 и 7, одновременно поступает в электромагниты 8. В результате силового взаимодействия электромагнитов 8 с поверхностью ЦР 1 последний притягивается к ним вплотную и его колебания быстро затухают. Эти электромагниты желательно устанавливать в пучностях обеих мод колебаний.

Следует отметить, что числа возбуждаемых мод колебаний определяются выбранной структурой блока коммутации и должны быть кратны низшей выбранной моде. Блоки 4 и 7 коммутации представляют собой совокупность электронньк или электромеханических переключателей, которые осуществляют подключение всех преобразователей для высшей моды и отключение тех преобразователей, которые оказьшаются в узлах колебаний для низшей моды. На фиг. 4 приведена схема блоков коммутации для возбуждения мод и при . Возможно также построение измерительно17644

го устройства с тремя и более циклами работы, в котором последовательно осуществляется возбуждение трех и более мод колебаний. При этом 5 достигается информационная избыточность, которая позволяет еще более повысить точность измерений.

Блок 6 управления в предлагаемом устройстве выполняет функции генератора отметок времени. В связи с этим времязадающий элемент блока управления может быть выполнен как на оснрве цифрового делителя частоты, так и на интегральном таймере 5 КР1006ВИ1. Таймер вырабатывает импульсы длительностью Т, разделенные промежутком ДТ. Эти импульсы подаются на счетный вход триггера, выход которого управляет работой ключей в блоках 4 и 7 коммутации. Одновременно инвертированный выходной сигнал таймера, имеющий вид последовательности импульсов, длительностью йТ с паузой Т, поступает в устройство торможения колебаний 8 в период перехода от одной моды колебаний к другой. Кроме того, выходной сигнал таймера (импульсы Т) является одним из выходных сигналов устройства, свидетельствующем о возможности измерения частот , и f.

М4if-S

Т

о

.с.

I, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ, содержащее корпус, цилиндрический резонатор, приемники колебаний, выходы которых подключены к входам дифференциального усилителя, выход которого подсоединен к входам возбудителей колебаний, при этом возбудители и приемники колебаний размещены равномерно по окружности вокруг цилиндрического резонатора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений путем учета влияния температуры, в него дополнительно введены первый и второй блоки коммутации и таймер, при этом выходы приемников колебаний подсоединены к сигнальным входам первого блока коммутации, выходы которого подсоединены к входам дифференциального усилителя, выход которого соединен с входом второго блока коммутации, при этом выход таймера подключен к управляющим входам первого и второго блоков коммутации. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения быстродействия путем умень9 шения времени прохода от одной моды сл колебаний к другой, оно снабжено устройством торможения колебаний резонатора, подключенным к таймеру. 3.Устройство по п. 2, отличающееся тем, что устройство торможения колебаний резонатора выполнено в виде электромагнита, :о установленного с зазором относительно резонатора. 9д J±k . t)

/f-J

Г

/.«

ffftit

«9«г.г

(риг.З

фигЛ