УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ Советский патент 1970 года по МПК G01L7/06 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам, предназначенным для измерения давления.

Известны устройства для измерения давления, изготовленные с учетом принципа силовой компенсации, содержащие чувствительный элемент, обратный магнитоэлектрический преобразователь и нуль-орган, соединенный с генератором импульсов и счетной схемой, выходной сигнал с которой поступает на цифро-аналоговый преобразователь; выходное нанряжение преобразователя используется затем для создания компенсирующего тока.

Однако известные устройства имеют низкую точность измерения, ввиду влияния на них дрейфа нуля и изменения коэффициента преобразования, связанного с состоянием окружающей среды.

Онисываемое устройство с целью улучшения его динамических свойств и обеспечения автокоррекции снабжено источником компенсирующего тока, выполненным в виде генератора пилообразного напряжения, связанного с нуль-органом и блоком управления через триггер, соединенный также с ключом, вход которого связан с генератором импульсов, а выход -со счетной схемой.

эквиваленту поверкн нуля, второго счетчика, заполнение которого соответствует числовому эквиваленту результата измерения в реперной точке с учетом поверки нуля, третьего счетчика, заполнение которого соответствует числовому эквиваленту измеряемой величины с учетом нуля, веса тарированного груза н площади чувствительного элемента, н четвертого счетчика, заполнение которого соответствует

числовому эквиваленту вычисленного значения измеряемой величины, соединены с генератором импульсов, нричем выход третьего счетчика неносредственно, а второго через сумматор и ключи, управляелгые имнульсамн, ноступающнми на четвертый счетчик, связаны со схемой сравнения, а выход первого счетчнка соединен со входом второго.

На чертеже показана принципиальная схема предлагаемого устройства.

Оно состоит из чувствительного элемента, нанрнмер, сильфона 1, преобразующего давление в силу, которая уравновешивается комненеирующей силой, создаваемой током в катушке 2, помещенной в зазор постоянного магннта 3 н жестко связанной с дном сильфона /. Ток в катущке 2, нропорцнональный компенсирующей силе, создается генератором пилообразного нанряжения 4 с лннейно растущей характеристикой. Значение тока в катущке 2

Ток через обратный преобразователь, а следовательно, и компенснрующая сила нропорциональны времени.

Положение дна сильфона, т. е. равенство измеряемой и компенснрующей сил, контролируется релейным нуль-органом 5 с дифференциальным емкостным датчиком малых неремещений 6, средняя пластина которого жестко связана с катушкой и дном сильфона. Поэтому при отклонении их от нейтрали происходит разбаланс датчика и на выходе нуль-органа 5 появляется сигнал, воздействуюш,ий через триггер 7 на ключ 8 и генератор пилообразного нанряжения 4. Одновременно с запуском генератора пилообразного нанряжения для измерения времени через ключ 8 носылаются имнульсы от генератора 9 в счетную схему 10. Число, заннсанное в счетной схеме 10 за определенный промежуток времени, пропорнионально измеряемой силе.

Счетная схема 10 состоит из ключей Л-16, четырех двоично-десятичных счетчиков 17-20, схемы сравнения 2J, накапливающего с мматора 22 с нараллельным вводом и носледовательным переносом и схемы индикации 23. Управление устройством осуществляется с помощью блока управлепия 24.

Устройство для измерения в реперпой точке состоит из тарелки 25, соленоидпого механизма 26 и тарированного груза 27.

В описываемом устройстве реализован способ автоматической корректировки погрешностей по результатам поверки нуля и измерения в одной реперной точке. В случае измерения давления методом нулевой компенсации ренерная точка создается тарированным грузом. Далее результат измерения вычисляется по следующему алгоритму:

D («ИЗМ ± 0)К

реп ± 0

Ризм - числовой эквивалент измееряемого давления;

Кизм - числовой эквивалент тока, соответствующий измеряемой величине;

Креп - числовой эквивалент тока в

реперной точке;

оо - числовой эквивалент тока при поверке нуля;

/( - Епостоянный множитель, который подбором /реп устанавливается кратным десяти;

реп - вес тарированного груза, иснользуемого для измерения в ренерной точке; S - площадь сильфона, поршня и т. д.

Для простоты вычислений устройство настраивается таким образом, чтобы область дрейфа нуля не совпадала но знаку с измеряемой величиной,тогда

о (нам + о)К

(2)

)ИЗМ

-рси т «о

Работу на устройстве начинают с поверки нуля. С помощью блока управления 24 сообщают сильфоп с атмосферой, перебрасывают в ноложение «еднница триггер 7, который запускает генератор пилообразного напряжения 4 и открывает ключ 8. Через ключи, 8, 11, 13

-я 14 в счетчики 17-19 начинают поступать импульсы от генератора 9. Ток в катушке растет и в момент равенства измеряемой и компенсирующей сил нуль-орган перебрасывает в положение «нуль триггер 7 сигнал с которого нрекращает работу генератора пилообразного напряжения и закрывает ключ 8, отсекая постунление имнульсов в счетчики. В счетчиках 17 и 19 записывается нри этом числовой эквивалент тока при поверке нуля oto, а в счетчике 18 - зпачепие аоА.

Далее производят изл1ерение силы в реперной точке, для чего на тарелку 25 но команде с блока унравлсння 24 кладут с номон,ью соленоидного механизма 26 тарированный груз

27. Числовой эквивалент тока в ренерной точке ар,.п записывается через ключ 14 в счетчике 19, в результате чего в нем вычисляется сумма Open + QO, т. е. знаменатель алгоритма II. После измерения в реперной точке атмосферный клапан закрывают и в сильфон подают измеряемое давление. Числовой эквивалент измеряемого тока Кизм записывается в счетчике 18. Так как uu и «„зм записываются сразу в двоично-десятичный разряд, соответствующий

порядку постоянного десятичного множителя К, то в счетчике 18 вычисляется значение («изм + Ко)-/С, т. е. числитель алгоритма (2). Числовой эквивалент измеряемого давления риз.ч вычисляется с помощью схемы сравнения

21, сумматора 22, счетчика 20 и ключей 15 и 16. Сигнал на вычисление подается от блока управления 24. Этот сигнал открывает ключ 16, через который импульсы от генератора 9 поетупают в счетчик 20 и одиовременно на

ключ 15. С каждым импульсом число, записанное в счетчике 19, параллельным кодом переносится в младщие разряды сумматора 22. Схема сравнения 21 сравнивает число в старших разрядах сумматора 22 с числом в счетчике 18. Тем самым делимое, записанное в счетчике 18, получается больше делителя, подаваемого в сумматор 22, на некоторое число порядков, определяемое требуемой точностью вычислений.

В момент равенства чисел, записанных в сумматоре 22 и счетчике 18, схема сравнения 21 закрывает ключ 16 и подает команду всхему индикации 23 на индикацию числа, полученного в счетчике 20, которое является частным от деления величин («нам +схо)-Д на °-р,11 + На, т. е. представляет собой числовой эквивалент измеряемого давления (Зизм. Частота поверок устанавливается заранее,