Датчик силы воздействия струи Советский патент 1991 года по МПК G01L1/02 

Изобретение относится к силоизмери- тельной технике, в частности предназначено для измерения силы действия постоянной силы пульсирующей струи переменной температуры на преграду.

Целью изобретения является повышение точности измерения воздействия струи с переменными параметрами на преграду.

На фиг.1 показан датчик, разрез; на фиг.2 - электрическая схема датчика,

Датчик силы воздействия струи содержит корпус 1 с полостью 2, крышку 3, кольцевую мембрану 4, гнездо 5, выполненное в виде стакана и соединенное с корпусом 1 резьбой 6, дроссель в виде стержня 7 с держателем 8 и конусной иглой 9, закрепленного подвижно в гнезде 5 посредством резьбы 10. переходник 11, прикрепленный резьбой 12 к дросселю 7, резьбу 13, к которой присоединен измеритель 14 давления, полости 15-20, стопорные гайки 21 и 22, жестко соединенные с дросселем 7, зубчатое колесо 23, блок 24 автоматичкеской регулировки дросселя (БАРД) и блок 25 автоматической компенсации дрейфа нуля (БАКДН), при этом в БАКДН 25 входят термопара 26, являющаяся датчиком температуры гидропласта, источник 27 постоянного тока, вольтметр 28, подстроечное сопротивление 29, сопротивления 30 и 31. выход мостовой схемы БАКДН, 25 подключен к входу регистратора 32 давления, в данном случае осциллографом, БАРД 24 содержит термопару 33 (применение независимых одна от другой термопар повышает точность измерения), которая является плечом индуктив- но-резистивной мостовой схемы, состоящей из подстроенного сопротивления 34, источника 35 переменного напряже- ния, вольтметра 36, и датчика 37 перемещения, которым является в данном случае катушка индуктивности, жестко закрепленная в гнезде 5 стержня 7, подстро- ечную катушку 38 индуктивности, элемент 39 задержки, сумматор 40, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 41, программно- преобразующее запоминающее устройство (ППЗУ) 42, цифровой аналоговый преобразователь (ЦАП) 43, выход сумматора 40 соединен с электромеханическим приводом 44, который через жесткую связь 45 соединен с зубчатым колесом 23, стержнем 7, держателем 8 и иглой 9.

Датчик работает следующим образом.

Перед началом измерения, после того, как Собран датчик, производят установку нуля сердечником катушки 38 индуктивности и подстроечным сопротивлением 34 добиваются показания нуля вольтметра 36, а подстроечным сопротивлением 29 - нуля

вольтметра 28. При сборке дроссель 7 ставится в среднее положение. Затем производится ряд опытов для определения зависимости положения дросселя 7 от температуры гидропласта датчика, при которой переходная характеристика остается постоянной и необходимой, для каждого вида гидропласта датчика будет своя такая зависимость. В результате опытов опреде0 ляют то положение иглы 9, при котором устанавливается размер в конусном зазоре, обеспечивающий наилучшие амплитудно- частотные характеристики датчика. Полученные значения положения

5 программируются в ППЗУ 42.

При воздействии струи на крышку 3 деформируется кольцевая мембрана 4. Это приводит к изменению давления гидропла0 ста в полости 2 корпуса 1, которое по каналу 16 чер«з конусообразный зазор 17, вырезы держателя 8 иглы, канал 19, камеру 15, канал 20 переходника 11 передается к изме- рителю 14, где давление гидропласта

5 преобразуется в электрический сигнал, который идет на 2-й вход регистратора 32, Применение гидропласта дает возможность, вследствие его практической несжи маемостй, фиксировать широкий диапазон

0 частот воздействия струи. При изменении температуры струи, а следовательно, и датчика меняются вязкость и внутриполостное давление гидропласта, что приводит к ухудшению характеристик. Сигнал от термопа5 ры 26 поступает в БАКДН 25. где он вызывает появление на вольтметре 28 сигнала, свидетельствующего о появлении положительного или отрицательного температурного давления гидропласта, и

0 далее это напряжение поступает на 1-й вход регистратора 32, где происходит компенсация погрешности, вызванной температурным давлением путем наложения соответственно отрицательного или поло5 жите ль но го напряжения с вольтметра 28 на . основное напряжение, которое несет информацию о воздействии струи и поступает в регистратор 32 на 2-й вход с измерителя 14.

0 Электрический сигнал о температуре гидропласта с термопары 33, расположенной в полости 2 корпуса 1, поступает на 3-й и 4-й входы БАРД. Если при этом показания вольтметра 36 равны нулю, то никаких воз5 действий со стороны БАРД на устройство не происходит. При изменении температуры гидропласта сигнал с термопары 33 служит причиной нарушения электрического равновесия мостовой схемы БАРД 24 и появления напряжения на вольтметре 36, который отклоняется от нулевой отметки в отрицательную(при недостаточной температуре гидро пласта для существования лучшей пэре одной характеристики) или в положительную сторону (при избыточной температуре гид ропласта по сравнению с температурой при которой сохраняется лучшая переходная характеристика. Далее сигнал с вольтметра 36 поступает одновременно на элемент 39 задержки электрического сигнала и АЦП 41, Элемент задержки является Г-образным фильтром для низких частот а АЦП 41 преобразует сигнал из аналогового в цифровой и передает его в ППЗУ 42, откуда в виде цифрового кода поступает установка, которая заранее занесена туда с помощью программатора и которая меняется по строгой зависимости от компенсации на входе ППЗУ 42. Выйдя из ППЗУ 42, сигнал из цифрового преобразуется а аналого- вый в ЦАП 43 и далее идет на сумматор 40, в котором сигналы с элемента 39 задержки и ЦАП 43 накладываются один нэ другой и их сумма поступает на вход элек.ромехани- ческого привода 44, который будет вращаться в направлении, зависящем от знака суммы. Электромеханический привод 44 приводит в действие зубчатое колесо 23, оно, в свою очередь, приводит во враша- тельно-поступательное движение дроссель 7, который перемещает иглу 9, являющуюся сердечником катушки 37. Вследствие неодинакового по длине диаметра иглы 9 ее перемещение вдоль оси катушки 37 индуктивности вызывает у последней перемену индуктивности. Сигнал от измененной индуктивности поступает на 1-й и 2-й входи БАРД. Перемещение конусной иглы 9 происходит до тех пор, пока индуктивность «м- тушки 37 не станет такой, чтобы восстановить электрическое равновесие в мостовой схеме и, соответственно, показания вольтметра установить в нуль, оставив при этом дроссель 7. Площадь конусообразного зазора 17 примет положенно, обеспечивающее наилучшую постоянную переходную характеристику. Сле.г.озателы-о, точность измерения температуоы остается

лучшей и постоянной. Применение в БАРД 24 мостовой индуктиг.но-резистивной схемы позволяет резко повысить чувствительно БАРД и вовремя реагировать на изменение температуры, что очень важно

для точности измерения при высоких частотах воздействия стр/и.

Формула изобретения Датчик силы воздействия струи, содержзи.ий ксрпус, соединенный мембраной с крышкой, наполненный гидроплатом, измеритель и регис i ратор дапления, отличающийся тем, что с целью повышения точности измерения, в него введены две

термопары, расположенные между корпусом и крышкой, электромеханический привод, регулируемый дроссель, блок автоматической регулировки дросселя, блок автоматической компенсации дрейфа нуля,

при этом регулируемый дроссель выполнен в виде стержня, снабженного держателем с конусной иглой, гнездом с закрепленным на его внутренней поверхности датчиком положения, выполненным в виде катушки

индуктивности и зубчатым колесом, причем гнездо выполнено в виде стакана, донной частью соединенного с корпусом датчика, а внутренняя члеть гнезда снабжена резьбой, на которой закреплен с возможностью перемещения стержень, при этом стержень соединен посредством зубчатого колеса с элементомеханическим приводом, командная часть которого соединена с выходом блока автоматической регулировки дросселя, к одному входу которого подключен датчик положения, а к другому - одна из термопар, причем вход блока автоматической компенсации дрейфа нуля подключен к другой термопаре, а выход соединен с

регистратором давления

L

Д-U

зэ ППЗУ J

°т1

ЦАП

I

ff2 ЦЗ

.j

&Ж«, ,

Й«.2

ff2 ЦЗ

Датчик силы воздействия струи относится к силоизмерительной технике и предназначен для измерения воздействия на преграду струи с переменными параметрами. Целью изобретения является повышение точности измерения. Установку О устройства производят перед началом измерения при помощи катушки индуктивности и сопротивления. При сборке дроссель 7 ставится в среднее положение. Затем производят ряд опытов для определения зависимости положения дросселя 7 от температуры гидропласта датчика. В результате опытов определяют то положение иглы 9, при котором устанавливается размер в конусном зазоре 17. При действии струи на крышку 3 деформируется кольцевая мембрана 4. Это приводит к изменению давления гидропласта в полости 2 корпуса 1, которое по каналу 16 через конусообразный зазор 17, вырезы держателя 8 иглы, канал 19. камеру 15, канал 20 переходника 11 передается к измерительному прибору 14. В нем давление преобразуется в электрический сигнал, который идет на второй вход регистрирующего прибора 32. 2 ил. ill KISS e л /V/ / / -д, ppgf W/ЯУ/, 49 п 1 ё о ел о СО го