Устройство для измерения давления Советский патент 1982 года по МПК G01L11/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

1

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к датчикам давления с частотозадающими Чувствительными элементами.

Известен датчик давления, содержащий измерительный и термокомпен- сационный автогенераторы с частотозадающими элементами, подключенные через схему обработки к регистрирующему блоку 1

Недостатком известного датчика давления является ограниченный диапазон измерений. В области давлений выше О,510 МПа может произойти разрушение чувствительного эл|емента (пьезоэлемента), а в области давлений ниже 10 Klla известное устройство не обеспечивает заданной точности из-за малой чувствительности пьезоэлемента.

Известно устройство для измерегния давления, содержащее измерительный и термокомпенса1щонный автогенераторы с частотозадающими элементами, два ключа, три счетчика и регистрирующий блок 2.

Известное-устройство не обеспечивает задайиой точности измерений в широком диапазоне измеряемых давлений из-за типа используемого в устройстве частотозадающего элемента.

Цель изобретения - расширение диапазона измерений с заданной точно10стью.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство.для измерения давления, содержащее измерительный и термокомпенсационный автогенераторы

ts с частотозадающими элементами, два ключа, три счетчика и регистрирующий блок, введены три переключателя и блок сравнения, первые выводы первого и второго переключателей подклю30чены соответственно к выходам измерительного и термокомпенсационного автогенераторов, вторые выводы Э1их переключателей соединены между собой и со входом первого счетчика, один выход которого подкгаочен к управляю щему входу первого ключа и первому выводу третьего переключателя, а второй - к блоку сравне1щя, выход к торого связан со вторым водом тре тьего переюгаочателя, третий вывод к торого подключен к первому управляю щему входу второго ключа, второй управляющий вход которого связан с выходом второго счетчика, другой выход которого подключен к блоку сравнения, вход второго счетчика св зан через первый ключ с соединенными между собой и с третьим входом второго ключа третьими выводами пер вых двух переключателей, а выход вт рого клЪча подключен к третьему сче чику, связанному с регистрирующим блоком На чертеже представлена структурн схема предлагаемого устройства. Устройство содержит частотный да чик 1, содержащий идентичные измерительный 2 и термокомпенсационный 3 автогенераторы, переключатели 4-6, нормально открытый первый ключ 7, бистабильньй второй ключ 8, счет чики 9-11 схему 12 сравнения и регистриругадий блок 13, В контур каждого из автогенераторов 2 и 3 включены частотозадакщие элементы 14 и 15, которые могут быть выполнены лю быми из ряда известных (индуктивность, емкость, струна, пьезоэлемен Выходы измерительного 2 и термокомпенсационного 3 автогенераторов соединены соответственно с первыми выводами 16 первого 4 и второго 5 переключателей. Вторые 17 и третьи 18 выводы этих переключателей соединены между собой, причем вторые выводы 17 подключены к первому счет чику 9, один выход которого подключен к управляющему входу нормально открытого ключа 7 и первому 19 выводу третьего переключателя 6, Второй выход счетчика 9 подключен к блоку сравнения 12, выход которого связан со вторым выводом 20/третьего переключателя 6.-Третий вывод 21 переключателя 6 связан с первым управляющим входом второго ключа 8, второй управля1сщий вход которого подключен к выходу второгб счетчика 10, а третий вход - к соединенным между собой третьим выводам 18 переключателей 4 и 5. Выводы 18 под54ключены ко входу нормально открытого ключа 7, соединенного со вторым счетчиком 10, выход которого подключен к блоку 12 сравнения. Выход ключа 8 через третий счетчик 11 подключен к регистратору 13. В зависимости от типа частотозадающего элемента устройство, может работать в следующих режимах. Режим I, Устройство работает с индуктивным частотным датчиком 1. При .этом изменение давления связано с частотой автогенераторов 2 и 3 соотношением, ,T где п, п - параметры соответствующих частотозадающих элементов 14 и 15 автогенераторов 2 и 3, частота выходного сигнала соответственно автогенераторов 2 и 3, коэффициенты пропорциональности. При отсутствии давления . В этом режиме выводы 16 и 18 Переключателей 4 и 5 и вьшоды |20 и 21 переключателя 6, Периоды следования импульсов автогенераторов выбирают таким образом, что , где частота следования импульсов соответственно измерительного 2 и термокомпенсационного 3 автогенераторов, 06be№i счетчиков 9 и 10 рав-i ны N о, . При изменении давления Р, действу-, ющего на частотозадающий элемент 14 измерительного автогенератора 2, на Д.Р происходит изменение параметра п на in, причем п п + &П. Импульсы с большим периодом следования поступают на вход счетчика 9, а импульсы с меньшим периодом следования - на вход счетчика 10. В этом режиме измерительный автогенератор 2 соединен через переключатель 4 со счетчиком 9, а термоко«пенсацион- ный автогенератор 3 соединен через переключател-ь 5 и нормально открытый ключ 7 со счетчиком 10. Через время счетчик 9 вырабатьшает импульс переполнения, который открьюая второй управляющий вход ключа 8, разрешает прохождение импульсов на вход счетчика 1I. Через время счетчик 9 вы батывает импульс переполнения, кото рый закрьшая нормально открытый клю 7, запрещает прохождение импульсов от автогенератора 3 на вход счетчик 10. Так как Т, 1, то на- вход счетчика 10 поступает число импульсов N.Na , причем -1 f- MOTr-. , а . о. В счетчике 10 через время ig зап сано количество импульсов N«, посту пивших на него после переполнения, т.е. после перехода счетчика 10 ч рез нулевое, положение. На счетчрк 9 от автогенератора 2 продолжают, поступать импульсы с периодом следования Т до совпадения кодов счет чиков 9 и 10. При совпадении кодов счетчиков 9.и Ю, т.е. через время t N Т NO-- , схема сравне шя выра батьшает сигнал, которьй через пере ключатель 6 поступает на. первый управляющий вход ключа 8, закрьтая ег и запрещая прохождение импульсов с автогенератора 3 на вход счетчика I который открыт на время Т За это время на него поступит количест во импульсов М с периодом Т, от авт генератора 3. - -ЙПодставляя () и (2) получаем -.(Ь} Так как N О И П., - величины посто янные, то количество импульсов, отсчитанное счетчиком 11 и зафиксиро1ванное регистрирующим блоком 13, пр порционально измеряемому давлению, V. е ж и м П. Устройство работает со струнным частотным 1, Изменение давления связано с частотой автогенераторов 2 и 3 соотношением .г , А ( п (при ) В этом режиме замкнута) .выводы 16 и 17 переключателей 4 и 5 и выводы 20 и 21 переключателя 6. В И устройство работает также. как в режиме 1 с той лишь разницей, что периоды следова1шя импульсов измерительного и термокомпенсационного автогенераторов выбирают так, что (в режиме I , поэтому термокомпенсационный автогенератор 3 (с большим периодом следованая импульсов) соединен через переключатель 5 со счетчиком 9, а измерительный автогенератор 2 (с меньшим периодом следования импульсов) соединен через переключатель 4 и нормально открытый ключ 7 с.о счетчиком Ш. Режим Ш. Устройство работа ет с емкостным частотным датчиком i, Изменение давления связано с частотой автогенераторов 2 и 3 соотношением k,T n,, l ) В этом режиме замкнуты вьшоды 16 и 18 переключателей 4 и 5 и ВЬЕВОДЫ 19 и 21 переключателей 6. Периоды следования иьтульсов автогенераторов 2 и 3 выбирают таким образом, что ,. Автогенераторы 2 и 3 связаны со счетчиками 9 и 10 также, как в режиме И, т.е..измерительный (с большим периодом следования импульсов) связан со счетчиком 9, а термокомпенсационный (с меньшим периодом следования импульсов) - со счетчиком 10. Через время t Nj;Tj, счетчик 10 вырабатывает импульс переполнения, который открьшает ключ.8 и импульсы от автогенератора 3 с периодом следования Т поступают на вход счетчика П. Через, время t NgT,j счетчик 9 вырабатывает импульс переполнения, которьй закрывает ключи и 8. Прохождение импульсов на счетчик 11 прекращается. Ключ 8 открыт в течение времени t; IT; . и количество импульсов с периодом Т от автогенератора 3, прошедших за это время на счетчик 11, равно ы..-ri.Ki °U Т Подставляя (.2 ), получим ЙЛ 1.оличество импульсов N , отсчитаное счетчиком 1 и зафиксированное 7 регистрирукщим блоком 13, пропорцио налЬно измеряемому давлению. Режим IV. Устройство работа ет с пьезорезонансным датчиком 1. И менение давления преобразуется в из менение частоты собственных колебаний пьезоэлементов, которые являютс частотозадающими элементами 14 и 15 автогенераторов 2 и 3. Изменение па раметров частотозадающих элементов 14 и 15 связано с частотой автогене раторов 2 и 3 соотношением . п П2(при ). в этом режиме замкнуты выводы 16 и 17 переключателей 4 и 5 и выводы 20 и 21 переключателя 6. В режиме IV устройство работает также, как и в режиме Шс той лишь разницей, что пе риоды следования импульсов измерительного и термокомпенсационного ав тогенераторов выбирают так, что .Т, . Отсюда соответствующее подключение автогенераторов: измерительный автогенератор 2 подключен через переключатель 5 к счетчику 9, а термокомпенсационный автогенератор 3 через переключатель 4 и нор мально открытый счетчик 7 - к счетчику 10. Таким образом, .предлагаемое устройство можно использовать с любым видом частотного датчика, при этом количество импульсов, зафиксированное регистрирукщим блоком .13, всегда пропорционально измеряемому давлению. Применение в устройстве для работы в различных диапазонах изме.ряемого давления датчиков соответствующих типов позволяет расширить диапазон измеряемых давлений и одновременно обеспечить заданную точность измерения. 8 5 Формула изобретения Устройство для измерения давления, содержащее измерительный и термокомпенсационный автогенераторы с частотозадающими элементами, два ключа, три счетчика и регистрирующий блок, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерений с заданной точностью, в него введены три переключателя и блок сравнения, первые выводы первого и второго переключателей подключены соответственно к выходам измерительного и термокомпенсационного автогенераторов, вторые выводы этих переключателей соединены между собой и со входом первого счетчика, один въ1ход которого подключен 1К управляющему входу первого клрзча и первому выводу третьего переключателя, а второй - к блоку сравнения, выход которого связан со вторым BIHводом третьего переключателя, третий вывод которого подключен к первому управляющему входу второго ключа, второй управляющий вход которого связан с выходом второго счетчика, другой выход которого подключен к блоку сравнения, вход второго счетчика связан через первый ключ с соединенными.между собой и с третьим входом второго ключа третьими выводами первых двух переключателей, а выход второго ключа подключен к третьему счетчику, связанномус регистрирукщим блоком. Источники информации, принятБШ во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР V 530209, кл. G 01. L 9/08, 06.03.75. 2.Новицкий П.В. и др. Цифровые приборы с частотными датчиками. Л., Энергия, 1970, с. 342, 343 (прототип).

tI