Дифференцирующий преобразователь давления Советский патент 1981 года по МПК G01L11/00 

,(5) ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к приборостр ению, а именно к дифференцирующим измерительным преобразователям давления или к преобразованиям производной давления. Известны преобразователи скорости изменения давления 1. Наиболее близким к изобретению является преобразователь производной давления, содержащий блок чувствитель ных к давлению элементов, соединенный через схему коммутации с электрон ным дифференцирующим устройством 2,. Однако известный преобразователь производной давления обладает невысокой точностью и низкой Надежностью. Целью изобретения является повышение точности измерения и надежности. Поставленная цель достигается тем, ЧТО в дифференцирующем преобразователе давления, содержащем датчик давления, связанный с дифференцирующей схемой, дифференцирующая схема содержит автогенератор с силочувствитель- , ным резонатором, автогенератор с ненагруженным резонатором, смеситель, ко входам которого подключены выходы автогенераторов, реверсивный счетчик с логической схемой переключения на-входе . и регистром на выходе, элемент запрета, прямым входом включенный между выходом смесителя и входом логической схемы переключения, последовательную цепь, состоящую из делителя частоты, делителя частоты на два и элемента задержки, вход которой соединен с выходом автогенератора с ненагруженным резонатором, а выход - со входом сброса реверсивного счетчика, причем выход делителя частоты соединен с управляющим входом логической схемы переключения, а выход делителя частоты на два - со входом разрешения записи регистра и с инвертирующим входом элемента запрета . На фиг. 1 показана схема предлагаемого дифференцирующего преобразователя давления; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений в различных точках схемы, обозначенных буквенными индексами, иллюстрирующие его работу. Дифференцирующий преобразователь давления содержит упругий элемент 1, автогенератор 2 с силочувствительным резонатором 3, автогенератор k с ненагруженным резонатором 5, смеситель 6, ко входам Которого подключены выходы автогенераторов 2 и k, реверсивный счетчик 7 с логической схемой 8переключения на входе и регистром 9на выходе, элемент 10 запрета, выход которого соединен со входом логической схемы 8 переключения, а к прямому входу подключен выход смесителя 6, последовательную цепь, состоящую из делителя 11 частоты, дели теля 12 частоты на два и элемента 13 задержки. Вход этой цепи подключен к выходу автогенератора , а выход ко входу сброса реверсивного счетчика 7- Выход делителя 11 частоты соединен с управляющим входом логической схемы 8 переключения, а выход делителя 12 частоты на два - со входом разрешения записи регистра 9 и с инвертирующим входом элемента 10 запрета. Дифференцирующий преобразователь давления работает следующим образом. Входное давление преобразуется уп ругим элементом 1 в усилие, действующее на силочувствительный резонатор 3. Поэтому частота колебаний f авто генератора 2 пропорциональна входному давлению (фиг.2, кривая а). Автогенератор 4 с резонатором 5 генерирует колебания постоянной частоты fg(фиг. кривая с/ ) , которые, преобразуются де лителем 11 в тактовые импульсы с периодом (фиг.2, кривая и). Разностная частота д на выходе смесителя 6 также пропорциональна входному давлению (фиг.2, кривая В ). Количество импульсов, поступающих со смесителя, определяется выражением N(t) uf(t)dt. о . При линейно изменяющейся частоте Af(t) кривая N(t) имеет вид параболы (фиг.2, кривая ъ). Тактовые импульсы с периодом Т управляют логической схемой 8 переключения, через 64 которую импульсы с частотой д f посупают в течение первого такта на вычитающий вход реверсивного счетчика 7, (фиг.2, кривая е ), а в течение второго - на суммирующий вход (фиг.2, кривая а). Импульс с периодом 2Т с выхода делителя 12 поступает в конце второго такта на вход разрешения регистра 9, и при этом в регистре записывается разность числа импульсов, пришедших на реверсивный счетчик 7 в первом и втором такте (фиг.2, кривые и 3 ) -to u(t)61l- u(t)at Этот импульс поступает на инвертирующий вход элемента запрета 10 и прекращает поступление импульсов на реверсивный счетчик 7 на время считывания его показаний. После считывания задержанный импульс с выхода Элемента 13 задержки поступает на вход сброса реверсивного счетчика 7 затем снова начинается его заполнение. В частном случае при линейно изменяющемся давлении Р f-f-ла; где К - коэффициент передачи цепи, состоящей из упругого элемента 1, генераторов 2 и Ц и смесителя 6. Тогда текущее значение частоты равно .«i)M. Выражение (1) с учетом (3) и (2) имеет вид -S . Таким образом, разность числа импульсов дМ, записываемая в регистре 9 с периодом 2 Т, пропорциональна производной входного давления, т.е. предлагаемый преобразователь осуществляет дифференцирования входного давления. Точность дифференцирования определяется быстродействием и емкостью реверсивного счетчика и стабильно.стью генератора тактовых имупльсов. Например, при д и емкости реверсивногоСчетчика порядка . погрешность не превышает 1% Нестабильность частоты тактовых импульсов при использовании кварцевых резонаторов может быть не более 10. Таким образом, суммарная погрешность дифференцирования значительно меньше, чем при использовании известных дифференцирующих устройств, особенно при измерении малых значений ско-рости изменения давления. Формула .изобретения Дифференцирующий преобразователь давления, содержащий датчик давления, связанный с дифференцирующей схемой, отличающийся тем, что, с целью повышения точности .измерения и надежности, в нем дифференцирующая схема содержит автогенератор с силочувствительным резонаt|6 . 4 тором, автогенератор с ненагруженны л резонатором, смеситель, ко входам которого подключены выходы автогенераторов, реверсивный счетчик с логической схемой переключения на входе и регистром на выходе, элемент запрета, прямым входом включенный между выходом смесителя и входом логической схемы переключения, последовательную цепь, состоящую из делителя частоты, делителя.частоты на два и элемента задержки, вход которой соединен с выходом автогенератора с ненагруженным резонатором, а выход - со входом сброса реверсивного счетчика, причем выход делителя частоты соединен с управляющим входом логической схемы переключения, а выход делителя часто.ты на дваdo входом разрешения записи регистра и с инвертирующим входом элемента запрета. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № , кл. G 01 L 9/08, 197+. 2.Авторское свидетельство СССР № ij92770, кл. G 01 L 23/18, 1973(прототип).

е

1-ал. ЬР ни-

ЬР

Нлг ,

I

С

Ж

« -

ТК ж

/

/

/

J

ч:

-Т