Устройство для измерения объема газового потока Советский патент 1993 года по МПК A61B5/91 

Изобретение относится к устройствам для измерения объема прерывистого газового потока, в частности к устройствам для измерения объема выдыхаемого воздуха морских животных в реальных условиях.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет исключения влияния на результат инерционности крыльчатки, а также повышение помехозащищенности.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 - график объемного расхода газа: на фиг. 3 - график скорости вращения крыльчатки датчика.

Устройство для измерения объема газового потока представляет собой датчик 1 (первичный преобразователь) в виде проточного корпуса, в канале которого размещена крыльчатка 2, связанная с оптической системой, включающей источники инфракрасного излучения 3 и фотоприемники 4, соединённые с формирователем импульсов 5, счетчик импульсов 6, блок выделения времени измерения объема газового потока 7 и регистраторе.

Блок выделения времени измерения объема газового потока содержит временной дискриминатор 9, вход которого соеди Ч|

ю

N5 О КЭ

нем с выходом формирователя импульсов.5, а выход - с входом счетчика импульсов 6. Выход счетчика импульсов 6 соединен с входами формирователя импульсов записи 10 и формирователя импульсов сброса 11, выходы которого соединены со счетчиком тактовых импульсов 12, связанным с выходом генератора тактовых импульсов 13.

Выход формирователя импульсов записи 10 соединен с входами схемы сравнения 14 и схемы задержки 15, второй и третий входы которой соответственно соединены с выходами схемы сравнения 14 и генератора тактовых импульсов 13, выход которого соединен с входом схемы сравнения 14. Выходы счетчика тактовых импульсов 12 соединены с входами схемы сравнения 14, а выходы схемы задержки 15 соединены соответственно с входами регистратора 8 и формирователя импульсов сброса 11.

Другие входы регистратора 8 соединены с выходом временного дискриминатора 9 и выходами счетчика импульсов 6, при этом один из входов Разрешение счета счетчика импульсов 6 соединен с выходом регистратора 8.

Устройство работает следующим образом.. .

Газовый поток, проходящий через корпус датчика 1, приводит во вращение крыльчатку 2, которая при вращении модулирует излучение, падающее на два фотоприемника 4. Изменение потока излучения преобразуется в измеряемый сигнал фазовым детектором формирователя импульсов 5, формирующим последовательность импульсов и определяющим направление -вращения крыльчатки и. соответственно, направление движения газового потока. С формирователя импульсов 5 сигнал поступает на временной дискриминатор 9, который определяет начало отсчета сигналов (значение th). ПРИ этом дискриминатор 9 на счетчик импульсов б пропускает только те сигналы, период следования которых меньше заданного значения, что устраняет возможность ошибки от случайного движения крыльчатки, т.е. ft УН.

Состояние О счетчика импульсов 6 устанавливает всю систему в исходное состояние. Первый сигнал, поступающий на счетчик импульсов, соответствует началу отсчета (время 1н).

После одного оборота крыльчатки сигнал со счетчика импульсов 6, кратный числу модуляционных отверстий крыльчатки, поступает на вход формирователя импульсов записи 10 и формирователя импульса сброса 11 (время ti...tk).

Импульс записи с формирователя 10 записывает состояние счетчика тактовых импульсов 12 в схему сравнения 14. Одновременно этот же импульс устанавливает схему задержки 15 в нулевое положение. В качестве схемы задержки использовался счетчик тактовых импульсов, соответствующие состояния которого выдаются на формирователь 11 и регистратор 8.

Импульс записи с формирователя 10 записывает состояние счетчика тактовых импульсов 12 в схему сравнения 14. Одновременно этот же импульс устанавливает схему задержки 15 в нулевое положение. После окончания импульса записи формируются сигналы формирователем импульсом сброса 11.

Выходящие с формирователя импульсов сброса 11 сигналы устанавливают счетчик тактовых импульсов 12 в нулевое положение, после чего выдается сигнал Разрешение счета тактовых импульсов, поступающих от. генератора тактовых импульсов 13.

Таким образом, счетчик тактовых им пульсов 12 регистрирует промежутки времени между tH и ц; ti и t2; t2 и ta и т.д. ,

Если время оборота крыльчатки равно или больше времени предыдущего оборота

(tn+1 - tn Stn+2 - tn-и), Схема сравнения 14

выдает на вход схемы задержки 15 сигнал,

разрешающий счет тактовых импульсов от

генератора 13. После этого через заданное:

время, определяемое требованием к достоверности измерения, на которую влияет пульсация газового Потока, схема задержки 15 выдает на формирователь импульсов сброса 11 запрещающий сигнал (tm-и - tm;

tm+2 - tm+1 Тмин). ПОСЛ6 КОТОРОГО Првкращается выработка импульсов сброса и запрещается счет тактовых импульсов счётчиком 12, т.е. запоминается минимальное время одного оборота крыльчатки (Тмин). В процессе прохождения газового пото-.

ка производят сравнение времени последующих оборотов крыльчатки по отношению к Тмин. Когда величина Т« tk - tR+t превышает Тмин на заданную величину, сигнал со схемы задержки подается на регистратор 8, который сначала фиксирует значение счетчика 6 (конец измерения Тk}, затем выдает результат измерения на внешние устройства, например, регистрирующие, интегрирующие, ЭВМ и др., после чего устанавливает счетчик импульсов б в нуль и схема устанавливается в исходное состояние.

Следовательно, счетчик 6 регистрирует импульсы от крыльчатки 2 только за время измерения Тизм tk - tH.

Перед началом следующего измерения блоки устройства приводят в исходное положение следующим образом: после установки счетчика 6 в нулевое положение сигнал с него снимает блокировку формирователя импульсов сброса 11 и счетчика 12. При этом сигналом с формирователя им- пульсй записи 10 схема задержки 15 устанавливается в нулевое положение. Когда крыльчатка затормозится, частота импульсов с формирователя 5 станет меньше заданной (со (Он), временной дискриминатор 9 не пропускает сигналы на счетчик 6 и од- новре енно выдает сигнал на регистратор 8, ответный сигнал с которого разблокирует счетчик 6.

Устройство готово к следующему измерению.

Устройство используется для измерения объема выдыхаемого воздуха морских животных в составе аппаратуры для физиологического контроля биообьектов. Конструкция датчика проста в изготовлении и надежна в эксплуатации.

Использование в фотодатчике устройст- ва инфракрасного источника излучения с фотоприемниками позволяет повысить точность измерения объема прерывистого газового потока за счет уменьшения влияния водной среды на фотоизмерительный канал, а также за счет измерения объема выходов млекопитающих животных, как на поверхности, так и под водой.

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к устройствам для измерения объема выдыхаемого воздуха морских животных. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет ис- клфчения влияния инерционности крыльчатки при определении начала и окончания измерения, а также повышение надежности работы при одновременном упрощении устройства. Устройство для измерения объема прерывистого газового потока содержит проточный корпус, в канале которого размещена крыльчатка, связанная с оптической системой, включающей фотодатчик, соединенный с формирователем импульсов, счетчик импульсов, блок выделения времени измерения объема газового потока и блок выдачи информации. Новым в устройстве является выполнение блока выделения бремени измерения объема газового потока, содержащего временной дискриминатор, формирователи импульсов сброса и записи, счетчик тактовых импульсов, генератор тактовых импульсов, схему сравнения и схему задержки. Новым является также использование в фотодатчике инфракрасных источников излучения с фотоприемниками, обеспечивающих помехозащищенность измерения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. k

Формула изобретения 1. Устройство для измерения объема газового потока, содержащее проточный корпус датчика, в канале которого размещена крыльчатка с оптической системой, включающей в себя фотодатчик, соединенный с формирователем импульсов, счетчик им- пульсёв. блок выделения времени и регист- ратор. о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения за счет исключения влияния на результат инерционности крыльчатки, блок выделения времени включает в себя временной дискриминатор, вход крторого соединен с выходом форми- ровате ля импульсов и входом счетчика им- пульсэв. а выход - с первым входом разреиения счетчика импульсов и первым входом регистратора, второй-вход и выход которс-го соединены соответственное выходами и вторым входом разрешения счетчика импульсов, последовательно соединенные формирователь импульсов записи, схему сравнения и схему задержки, первый выход

которой соединен с входом разрешения регистратора, вход установки нуля - с выходом формирователя импульсов записи, а также последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, выход которого также подключен к второму входу схемы задержки и второму входу схемы сравнения, и счетчик тактовых импульсов, выход которого соединен с третьим входом схемы сравнения, вход установки нуля и вход разрешения - с соответствующими выходами формирователя импульсов сброса, первый вход которого подключен к второму выходу счетчика импульсов и к входу формирователя импульсов записи, а второй вход - к второму выходу схемы задержки.

Редактор

Фиг.}

Составитель Н.Филякин Техред М.Моргентал

Корректор С.Пекарь