Устройство для кодирования показаний жидкостного микроманометра Советский патент 1982 года по МПК G08C19/28 

() УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОДИРОВАНИЯ ПОКАЗАНИЙ ЖИДКОСТНОГО МИКРОМАНОМЕТРА

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам кодирования показаний уровня жидкостных микроманометров.

Известны устройства для кодирования показаний уровней жидкости, включающие сосуд с передающей средой, электроакустический преобразователь и схему счеда, например устройства ,о работающие по принципу измерения интервала времени между моментами излучения одиночного ультразвукового импульс и моментом приеМа отраженного от поверхности жидкости ГП., is

Однако они имеют недостаточную точность, так как при измерении расстояния, которое проходит импульс, наблюдается искажение фронта одиноч- 20 ного импульса, что влечет за собойошибки измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является

устройство для кодирования показаний жидкостного микроманометра, содержащее генератор опорных импульсов, первый вход которого соединен с первым входом делителя частоты, первый усилитель, выход которого подключен к преобразователю электрического сигнала в излучение, соединенный со входом микроманометра, выход микроманометра подключен к преобразователю излучения в электрический сигнал, выход которого соединен со входом второго усилителя .

Недостатком известного устройства является низкая точность работы.

Целью изобретения является повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор опорных импульсов, первый выход которого соединен с первым входом делителя частоты, первый усилитель, выход которого подключен к преобразователю электрического сигнала в излучение, соединенному со входом микроманометра, выход микроманометра подключен к преобразователю излучения в электрический сигнал, выход которо го соединен со входом второго усилителя, введены формирователь частоты и длительности сигналов, интегратор, блоки вычитания частот, дифференцирующие элементы, ключи, счетчики, элементы И, триггеры и реверсивный счетчик, первый выход делителя частоты соединен через формирователь ча стоты и длительности сигналов со входом первого усилителя, выход второго усилителя через интегратор подключен к первым входам первого и вто рого вычитателей частот, выход каждого из которых через соответствующий дифференцирующий элемент соедине с первым входом соответствующего клю ча и с С-входон соответствующего триггера, выход которого подключен к соответствующему входу реверсивного счетчика и ко второму входу соответствующего ключа, выход которого соединен с первым входом счетчика, второй выход генератора опорных импульсов подключен ко вторым входам счетчиков , выходы которых соединены со входами соответствующих элементов И, выход каждого элемента И подключен к первому входу соответствующего три гера, выход которого соединен с О-рх дом следующего триггера, второй выход делителя частоты подключен ко вторым входам соответствующих тригге ров, вторые выходы счетчиков подключены ко вторым входам вычитателей частоты. На чертеже показана схема устройства. .- Устройство содержит микроманометр 1, в.котором содержатся жидкость 2 и воздух 3 мембрана k, преобразователь 5 электрического сигнала и излучение, преобразователь 6 излучения в электрический сигнал, генератор 7 опорных импульсов, делитель 8 частоты, формирователь 9 частоты и длительности сигналов, первый усилитель 10, второй усилитель 11, интегратор 12, узлы детектирования 13 и запоминания 1 фазы сигнала, содержащие первый 15 и второй 16 вычитатели частот, дифференцирующие элементы 17 и 18, ключи 19 и 20, счетчики 21 и 22, элементы И 23 и 24, и .триггеры 25-28, реверсивный счет. чик 29Устройство работает следующим образом. В микроманометре 1 при изменении давления перемещается жидкость 2. Посредством преобразования сигналов, поступающих от генератора 7 опорных импульсов, делитель 8 частоты и формирователь 9 частоты и длительности сигналов формируют последовательно пакеты импульсов различной частоты (например, в действующем устройстве по восемь импульсов в пакете с частотами кГц; .6 кГц). Сформированные и усиленные с помощью первого усилителя 10 сигналы поступают на преобразователь 5 и через мембрану Ц излучаются в жидкость. Сигналы, пройдя через жидкость 2 и столб воздуха 3, обнаруживаются электроакустическим преобразователем 6, усиливаются и формируются в прямоугольное напряжение с помощью второго усилителя П. ратор 12 обеспечивает формирование заднего фронта сигнала (исключает дребезг сигнала на его заднем фронте). Каждый из узлов 13 и 1 функции: обнаруживает сигналы на фоне шума; запоминает фазы обнаруженного сигнала; точно выделяет первый узел сигнала, представляющий биение сигналов двух частот. Узел 13 функционирует следующим образом. Сигнал с выхода интегратора 12 поступает на первый вход вычитателя 15 частот, выполненного на D-триггере (переключающим является передний фронт сигнала),а на второй вход поступает сигнал е выхода счетчика 22. Рассмотрим работу узла 13, начиная с момента излучения сигнала. На счетный вход счетчика 21 непрерывно подаются импульсы от генератора 7 опорных импульсов, при этом производится сброс счетчика сигналами с выхода вычитателя 15 частот, дифференцированными по переднему фронту элементом 17. Сигналы сброса могут быть прерваны с помощью ключа 19- При отсутст вии сигналов сброса счетчик одного из узлов будет выдавать сигналы частоты f , равной одной из частот излучаемых сигналов, а счетчик другого узла будет выдавать сигналы частоты fj, равной второй из двух частот излучаемых сигналов (частоты f, f g определяют емкость соответствующих счетчиков). Пока излученный сигнал не достигнет преобразователя 6, на выходе усилителя 11 будет сигнал, сформированный из шума. Поскольку практически всегда в шуме линейной части усилителя 11 присутствуют высокочастотные составляющие (превышаю щие в десять и более раз частоту излучения) , а на информационный вход вычитателя частот подается сигнал со счетчика, например, частоты f, то в период формирования сигнала из шума сигнал на выходе-вычитателя 15 частот имеет частоту, близкую к f2. При этом счетчик 21 будет сбрасываться с такой же -частотой и элемент И 23 не будет давать на выходе сигнал, так как элемент И настроен на такой код, который может быть получе в счетчике 21, если его сброс производить с частотой не чаще, чем разностная частота .- При этом выхо -триггера подготовки 25 будет остават ся в состоянии О, в которое он установлен сигналом от делителя частоты 8 в начале цикла измерения. Сигнал О с выхода триггера 25 поступает на информационный вход триггера 27 и обеспечивает состояние 1 на выходе триггера 27, которое открывает ключ 19 и, тем самым, не препятствует сбросу счетчика. Когда излучаемый пакет импульсов достигает пре образователя 6, т.е. на одном из вхо дов вычигателя 15 частот будет получен сигнал f , а на другом сигнал от счетчика 21 fj, то на выходе вычитателя частот появится сигнал раз.ностной частоты f-f-f. При этом резко увеличатся интервалы времени межд моментами сброса счетчика 21, код на счетчике будет возрастать до срабатывания элемента И 23 (операция обна ружения сигнала), сигнал с выхода ко торого переключит триггер 25, который ,8 свою очередь, обеспечит переключение триггера 27 по первому же фронту сигнала разностной частоты, после переключения триггера блокиров ки закроется ключ 19 и прекратится сброс счетчика 21, который запомнит фазу сигнала с частотой f. Аналогич ным образом, во вторую часть цикла измерения в другой узел 1 поступит сигнал с частотой f,, и запомнится 1. фаза этого сигнала. Перекрестное объединение двух узлов.13 и 1 необходимо для того, чтобы наряду с обна ружением сигнала, которое можно вы96 полнить и одним блоком, точно определить фронт сигнала соответствующего узлу биения двух частот, а это можно сделать только с помощью запоминания фазы сигнала Второй частоты, которое определяется с помощью другого узла. Таким образом, функции узлов 13 и k - уточнять работу друг друга, тем самым, через один-два цикла с момента включения схемы на выходах триггеров блокировки обоих узлов получается сигнал в виде единичного скачка .напряжения во времени, точно соответствующего временной задержке принимаемого сигнала, т.е. соответствующего положению уровня жидкости относительно электроакустических преобразователей. Высота уровня жидкости определяется .р К(ТСа-) S длина столба жидкости в -де Ь трубке микроманометра, расстояние от излучателя до приемника. где С скорость распространения звука в жидкости, скорость распространения звука в воздухе, временная задержка, определяющая высоту уровня жидкости , на ее точное определение направлено предлагаемое устройство. Устройство для кодирования показаний жидкостного микроманометра позволяет значительно повысить точность измерения малых перепадов давления если визуальный отсчет с микроманоетра не превышает точности в 0,5 мм, то оценочные данные по точности предлагаемого метода составляют - 0,12 мм длины столба жидкости), а также сократить время проведения аэродинамического эксперимента за счет использования ЭВМ. Предлагаемое устройство позволяет осуществить непосредственный ввод в ЭВМ информации с микроманометра. Формула изобретения Устройство для кодирования показаний жидкостного микроманометра, содержащее генератор опорных импульсов первый выход которого соединен с первым входом делителя частоты, первый усилитель, выход которого подключен к преобразователю электрического сигнала в излучение, соединенному со входом микроманометра, выход микроманометра .подключен к преобразователю излучения в электрический сигнал, выход которого соединен со входом второго усилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности работы устройства,в него введены формирователь частоты и длительности сигналов, интегратор, блоки вычитания частот, дифференцирующие элементы, ключи, счетчики, элементы И, триггеры и реверсивный счетчик, первый выход делителя частоты соединен через формирователь частоты и длительности сигналов со входом первого усилителя, выход второго усилителя через интегратор подключен к первым входам первого и второго аычитателей частот, выход каждого из которых через соответствующий

дифференцирующий элемент соединен с первым входом соответствующего ключа и с С-входом соответствующего триггера, выход которого подключен к соответствующему входу реверсивного счетчика и ко второму входу соответствующего ключа, выход которого соединен с первым входом счетчика, второй выход генератора опорных импульсов подключен ко вторым входам счетчиков к выходы которых соединены со в.ходами соответствующих элементов И, выход каждого элемента И подключен к первому входу соответствующего триггера, выход которого соединен с D-входом следующего триггера, второй выход делителя частоты подключен ко вторым входам соответствующих триггеров, вторые выходы счетчиков - ко вторым входам вычитателей частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР If 497i8l, кл. G 01 F 23/28.

2.Патент Великобритании fP 135589 кл. G 01 F 23/28 (прототип).