Измеритель давления Советский патент 1987 года по МПК G01L11/00 

1

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к области измерения давлений жидкости и газов.

Цель изобретения - автоматизация процесса коррекции функции преобразования по нулю и чувствительности.

На фиг.1 и 2 изображена конструкция датчика давления предлагаемого измерителя давления в двух проекциях; на фиг.З - структурная схема измерителя давления.

Датчик давления (фиг.1) содержит цилиндрический корпус I, в котором в g

то

13269

25

качестве чувствительного упругого элемента используется плоская мембрана 2. Между концами подвижной стойки 3, расположенной на мембране 2 и смещенной относительно ее центра на 0,58 радиуса мембраны, и неподвижной стойки 4 натянута струна 5, помещенная в воздушный зазор магнитной системы 6. Магнитная система 6 жестко прикреплена к корпусу 1 датчика. К центру мембраны посредством стойки 7 подсоединен кронштейн 8 (фиг.2), выполненный в виде симметричной рамки, к верхней части которой прикреплена стойка 9 с коническим гнездом Ю, при этом стойки 9 и 7 расположены на вертикальной оси симметрии датчика. Тарированньй груз П выполнен в виде шара и заарретирован между плоскостями штоков 12 и 13 за счет усилия поджатия пружин 14 и 15. Жестко и соосно со штоками 12 и 13 закреплены, сердечники 16 и 17 электромагнитных приводов арретира, помещенных внутри обмоток 18 и 19. Тарированный груз II посредством гибкой нити 20 соединен с подвижным сердечником 21, расположенным внутри обмотки 22 электромагнитного привода подъема и опускания груза. Механические упоры 23 и 24 ограничивают крайнее верхнее и крайнее нижнее положения сердечника 21. К входному штуцеру 25 датчика подсоединен электромагнитный пневмо- гидравлический клапан 26, который имеет два положения и может соеди- нять внутреннюю полость датчика либо с атмосферой, либо с объемом, где измеряется давление (в рассматриваемом случае - вакуумметрическое),

Структурная схема измерителя давления изображена на фиг.З. Концы струны датчика 27 подсоединены к входу электронного ускпителя 28 струн;

g

то

3269202

ного автогенератора. С выхода усилителя 28 частотно-модулированный сигнал подается на йход электронного делителя 29 частоты, выход которого соединен с входом электронного ключа 30. Выход электронного ключа 30 соединен с входом электронного счетчика 31 импульсов, а выход счетчика 31 импульсов через электронный ключ 32 подсоединен к индикатору 33 и логическому блоку 34 сравнения. К логическому блоку 34 сравнения подсоединено постоянное запоминающее устройство 35. Выходы кварцевого генератора 36 подсоединены к второму делителю 37 частоты и многоканальному вычислительному управляющему блоку 38. Выход делителя 37 частоты соединен с командным входом электронного ключа 30. Вычислительный управляющий блок 38 соединен с обоими делителями 29 и 37 частоты, счетчиком 31 импульсов, командным входом элек- 25 тролного ключа 32, логич-еским блоком

20

0

5

0

34 сравнения, постоянным запоминающим устройством 35, а также с обмотками 22, 18 и 19 электромагнитов привода подъема и опускания груза и привода арретира и электромагнитным пневмогидравлическим клапаном 26.

Измеритель давления работает следующим образом.

В рабочем режиме измерения по команде с управляющего блока 38 (фиг.З) электромагнитный пневмогидравлический клапан 26 подключается к объему или магистрали, где необходимо измерить текущее значение, величины вакууммет- рического давления Р. При этом про- ; гиб мембраны вызывает изменение силы натяжения струны, а следовательно, и частоты струнного автогенератора. С выхода усилителя 28 струнного авто- g генератора частотно-модулированный электрический сигнал поетупает на вход делителя 29 частоты. Делитель частоты на выходе формирует импульсы, временной интервал между которыми заполняется частотой кварцевого генератора 36, поделенной делителем 37 частоты. Первый выходной импульс делителя 29 частоты открывает электронный ключ 30 и поделенная делителем 37 частоты частота кварцевого генератора поступает на вход двоичного счетчика 31 импульсов. Второй импульс с выхода делителя 29 частоты закрывает электронный ключ 30, в результате

0

5

чего в счетчике 31 импульсов оказывается число, характеризующее величину измеряемого давления Р. Это число через электронный ключ 32, открываемый по команде с управляющего блока 38, передается в индикатор 33, выдающий результат измерения в цифровой форме в единицах давления.

При необходимости проведения проверки стабильности функции преобразования измерителя давления и в случае необходимости осуществления коррекции функции преобразования по чувствительности и кулю устройство работает следующим образом. По команде с управляющего блока 38 электромагнитный пневмогидравлический клапан 26 отсоединяет полость датчика 27 от измеряемого давления Р и соединяет эту полость с атмосферой. В этом случае частота выходного сигнала датчика соответствует нулевому значению измеряемого давления. В счетчике 31 импульсов получается число, которое через электронный ключ 32 по команде с управляющего блока 38 подается в логический блок 34 сравнения и записывается в нем. Далее с управляющего блока 38 следует команда на обмотки 18 и 19 электромагнитного арретира, в результате чего сердечники 16 и 17 втягиваются внутрь обмоток, преодолевая силу поджатия пружин 14 и 15. При этом груз 11 освобождается, опускается вниз и фиксируется в коническом гнезде 10. Поскольку обмотка 22 (фиг.2) обесточена, то сердечник 21 под действием собственного веса опустится вниз и ляжет на упор 23, а натяжение гибкой нити 20 станет равным нулю. Сосредоточенная сила F mg (где m - масса груза, g - ускорение силы тяжести Земли) через стойку 9, крошптейн 8 и стойку 7 будет приложена к центру мембраны 2. Мембрана 2 прогнется, что вызовет смещение подвижной стойки 3, закрепленной на мембране, и соответствующее изменение частоты колебаний струнного автогенератора. По команде с управляющего блока 38 (фиг.З) в счетчике 31 импульсов будет зафиксировано число, соответствующее новому значению частоты, и передано в логический блок 34 сравнения. В логическом блоке 34 сравнения будет определена разность между значением, полученным после нагружения мембраны сосредоточенной

СИ.5ОЙ F mg, и значением, соответствующим нулевому уровню измеряемого давления. По команде с управляющего блока 38 эта разность сравнивается с верхним и нижним значениями уставок, записанных в постоянном запоминающем устройстве 35. Если полученная разность выходит за границы уставок, то логический блок 34 сравнения через управляющий блок 38 выдает команду на перестройку коэффициента деления делителя 37 частоты, изменяя тем самым число в счетчике 31 импуль5 сов, соответствующее нагружению центра мембраны стабильной сосредоточен- ной силой F mg до тех пор, пока разность отсчетов, определенная в логическом блоке 34 сравнения не вой0 дет в.,допустимые пределы, ограниченные значениями уставок, записанными в блоке 34 для проверки и коррекции чувствительности. С управляющего блока 38 на обмотку 22 (фиг.1) электро5 магнитного привода подъема и опускания груза И подается напряжение и сердечник 21, поднимаясь вверх, натягивает гибкую нить 20 и поднимает груз 11 из конического гнезда. После

0 этого по команде с управляющего блока 38 отключается напряжение с обмо- ток 18 и 19 и груз 11 арретируется за счет усилий поджатия пружин 14 и 15. После процедуры арретирования по команде с управляющего блока 38 (фиг.З) в счетчике 31 импульсов записывается число, соответствующее нулевому уровню давления, которое переносится в логический блок 34 сравне0 ния и сравнивается с двумя уставками, записанными в постоянном запомийаю- щем устройстве 35 и ограничивающими допустимые пределы нулевого сигнала. Если число, соответствующее нулевому

5 уровню входного давления, выходит за допустимые пределы, то логический блок 34 сравнения вырабатывает соответствующий сигнал и через управляющий блок 38 реализует, процедуру вычитания (или дополнительного суммирования) из числа, зафиксированного в счетчике 31 импульсов, поправки на коррекцию нуля. При этом коэффициент деления делителей 29 и 37 частот остаются неизменными.

После процедуры коррекции чувствительности и нуля с управляющего блока 38 поступает команда на электромагнитный пневмогидравлический

5

0

5

клапан 26 (фиг,3), который снова подключает рабочую полость датчика к объекту, где требуется контролировать давление Р. При этом выход счетчика 31 и шyльcoв через электронный ключ 32 подсоединяется к индикато- РУ 33.. .

В зависимости от .требуемой точности измерения величины давления и количества внешних дестабилизирующих факторов процедура контроля и автоматической коррекции чувствительности и нуля может повторяться с большими или меньшими интервалами. Программа обеспечения этой процедуры может быть занесена в постоянное запоминающее устройство 35.

Предлагаемый измеритель давления позволяет полностью автоматизировать

процесс коррекции функций преобразова--20 тьим и четвертым управляющими выхония по нулю и чувствительности, су- щественио повысить точность измерения и метрологическую надежность измерителя давлений без снятия его с измерительной позиции и без проведения поверочных работ.

Формула изобретения

Измеритель давления, содержащий корпус со штуцером, мембрану, соединенную при помощи толкателя с уравновешивающим устройством с тарированным грузом, механизм подъема и опускания груза и механизм арретировaшiя груза, преобразователь перемещения мембраны в электрический сигнал и регистрирующую схему с индикатором, отличающийся тем, что, с целью автоматизации процесса коррекции функции преобразования по нулю и чувствительности, в нем механизм подъема и опускания тарированного груза, а также механизм арретирова- ния снабжены электромагнитными приводами с обмотками управления, при этом на входе в штуцер установлен электропневмоклапан, а преобразователь перемещения мембраны в электрический сигнал выполнен в виде частот- ного струнного датчика с усилителем обратной связи, причем в регистрирую щую схему введены последовательно

включенные первый электронный ключ, счетчик импульсов, второй электрон- . ный ключ, многоканальный вычислитель- ньш управляющий блок, кварцевый генератор, второй управляемый делитель

частоты, блок сравнения и запоминающее устройство, при этом вход первого делителя частоты подключен к выходу усилителя Обратной связи, а выход второго ключа - к индикатору,

управляющие входы первого упраЁляе- мого делителя частоты, счетчика импульсов, второго электронного ключа и электропневмоклапана соединены соответственно с первым, вторым, тре5

0

дами вычислительного управляющего блока, первый выход кварцевого генератора соединен с первым входом вычислительного управляющего блока, второй его выход - с первым входом второго управляемого делителя частоты, выход которого подключен к управляющему входу первого электронного кпюча, а второй вход - к пятому управляющему выходу вычислительного управляющего блока, первый вход блока сравнения соединен с выходом второго электронного кпюча, второй и третий его входы - соответственно с первым и вторым выходами запоминающего устройства, а выход - с вторым входом вычислительного управляющего блока, управляющие входы блока сравнения и запоминающего устройства соединены соответственно с шестым и седьмым управляющими выходами вычислительного управляющего блока, восьмой и девятый управляющие выходы которого подключены соответственно к 5 обмотке управления электромагнитного привода механизма подъема и опускания груза и к обмотке управления электромагнитного привода механизма арретирования.

5

0

L

f f f f j j, . tl

// ДУгЦИ

Фиг. г

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - автоматизация процесса коррекции функции преобразования и чувствительности. Устройство содержит электронный усилитель 28, делители частоты 29 и 37, электронные ключи 30 и 32, счетчик 31 импульсов, индикатор 33, блок 34 сравнения, запоминающее устройство 35, генератор 36, многоканальный вычислительный управляющий блок 38. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет повысить точность измерения и метрологическую надежность устройства без снятия его с измерительной позиции и без проведения поверочных работ. 3 ил, i (Л С Ф1/г.з

Редактор А.Ревин

Составитель А.Зосимов

Техред А.Кравчук Корректор В.Гирняк

Заказ 3272/36

Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4