Силоизмерительное устройство Советский патент 1982 года по МПК G01L1/08 

(5) СИЛОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

.1 Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано при построении как измерительной силы, так и весов уравновешивающего преобразования. Известно весоизмерительное устрой ство с автоматической коррекцией дрейфа нуля или тары, проводимой по внешним командам. Эти весы астатического уравновешивания содержат в цепи обратной связи два широтно-им пульсных модулятора преобразующих: один - показания основного счетчика в последовательность основных компен сирующих импульсов тока, а другой показания счетчика тары или дрейфа нуля в последовательность дополнительных импульсов компенсирующего тока 1. Основным недостатком указанных весов является то, что при их испол зовании в условиях с длительным межповерочным периодом, реально существующие помехи, например сетевые, могут исказить показания счетчика тары или дрейфа нуля, что приведет к недостоверности всей серии измерений. Кроме того, в них не предусмотрена возможность линеаризации характеристики преобразования. Наиболее близким по технической сущности является силоизмерительное устройство астатического уравновешивания, содержащее рычажный усилитель, механический узел установки нуля, магнитоэлектрический обратный преобразователь, индикатор некомпенсации, соединенный с входом управляемого генератора .импульсов и шиной реверса первого счетчика, счетный вход которого соединен с выходом управляемого генератора импульсов C2J. Недостатком известного силоиз мерительного устройства является отсутствие возможности коррекции дрейфа нуля без непосредственного воздействия на упругие элементы подвески рычажной системы, а также отсутствие возможности линеаризации выходной характеристики преобразования. Целью изобретения является повышение томности силоизмерительного устройства путем осуществления опера ций по коррекции дрейфа нуля без непосредственного воздействия на механические узлы и по линеаризации выходной характеристики преобразования ) Поставленная цель достигается тем что в устройство введены преобразователь длительность импульса - код, программируемый дешифратор и три бло ка задержки, при этом выход второго счетчика через первый блок задержки соединен с одним входом триггера, а выход блока сравнения через по- / следовательно соединенные второй и третий блоки задержки соединен с вто рым входом триггера, выход которого через преобразователь длительность импульса - код соединен с входом программируемого дешифратора, выход которого соединен с входами управления первого и третьего блоков задерж ,ки, На фиг, 1 представлена блок-схем силоизмерительного устройства; на фиг. 2 - процесс линеаризации выходной характеристики. Силовоспринимающий и сравнивающий элемент 1, например выполненный в виде рычага на шарнирной опоре, связан с катушкой 2 магнитоэлектрического преобразователя 3 и механическим узлом k установки нуля. Перемещение элемента 1 контролируется индикатором 5 некомпенсации, соединенным с входом управляемого первого генератора 6 импульсов и шиной реверса первого счетчика 7. Выходы триггеров счетчика 7 а также выходы триггеров второго счетчика 8 соединены со схемой 9 сравнения кодов, вход счетчика 8 соединен с выходом второго генератора 10 импульсов. Выход счетчика 8 через первый блок 11 задержки соединен с одним входом триггера 12. Выход схемы9 сравнения через последовательно соединенные второй 13 и третий 1Л блоки задержек соединен с другим входом триггерй 12 выход которого соединен с входами преобразователя 15 длительность импульса - код и переключателя 16, дру гой вход последнего соединен с источником 17 образцового тока, а выход соединен с катушкой 2 магнито94 электрического преобразователя 3. Выход преобразователя 15 соединен с входом программируемого дешифратора 18, выходы которого соединены с входами управления блоков 11 - И задержек. . Раббта предлагаемого и известного устройств для измерения силы основана на компенсации измеряемой силы силой, создаваемой магнитоэлектрическим обратным преобразователем 3 при взаимодействии магнитного поля с импульсным током в подвижной катушкеГ2. При выведении силовоспринимающего элемента 1 из положения равновесия, под воздействием измеряемой силы F по сигналу ИНдИкаТйра 5 некомпенсации осуществляется заполнение счетчика 7 результата измерения импульсами от генератора 6, По мере роста числа импульсов, поступийших на,счетчик 7, увеличивается длительность импульсов, формируемых триггером 12. При этом триггер 12 устанавливается, например, в единичное состояние импульсами переполнения счетчика 8 при непрерывном заполнении последнего импульсами от генератора 10. В нулевое состояние триггер 12 устанавливается импульсами с выхода схемы 9 сравнения в момент равенства кодов в счетчиках 7 и 8. При нахождении триггера 12 в единичном состоянии открывается переключатель 16, через который источник 17 образцового тока, подключается к подвижной катушке 2 магнитоэлектрического преобразователя 3. В начальном состоянии при нулевом времени задержки в блоках 11, 13 и 1f задержек осуществляется определение характеристики преобразователя сила - цифра, используя показания счетчика 7 результата измерения. В зависимости от характера нелинейности эти характеристики могут иметь вид, представленный кривыми 1 на фиг. 2а, б, в. Из-за воздействия различного рода дестабилизирующих факторов (еибрация, температура) на.механические узлы устройства для измерения силы (механический узел k установки нуля и шарнирные опоры силоприемного элемента 1) происходит смещение нуля устройства. Введенный в устройство блок 13 задержки предназначен для коррекции дрейфа нуля, а блоки 11 и k задержки - для коррекции погрешности нелинейности характеристики преобразования устройства. Линеаризация характеристики преобразования заключается в параллельном переносе ее определенных участко по оси ордиИат таким образом, чтобы результирующая погрешность преобразо вания не превышала заданной. Лунктир ные линии, аа заллельные идеальной характеристике преобразования линии 2 на фиг. 2а, б, в) определяют зону допустимых погрешностей преобразования. 8 предлагаемом устройстве линеари зация характеристики преобразования, т.е. повышение точности, достигается введением корректирующих сигналов :таким образом, чтобы характеристика преобразования находилась в зоне допустимых погрешностей преобразования В установившемся режиме при уравновешивании коменсирующей и измеряемой сил длительность импульсов компенсирующего тока поддерживается сис темой, автокомпенсации постоянной. За держка импульсов от схемы 9 сравнения или счетчика 8, которую можно интерпретировать как стремление соответственно увеличить или уменьшить длительность импульса на выходе триг гера 12 автоматически компенсируется за счет изменения показания счетчика 7. Преобразование длительность импульса - код осуществляется преобразователем 15. Дискретность преобразования выбирается в зависимости от :количества вводимых корректирующих поправок и топологии зон их введения. Например, при введении доправок достаточно осуществить разбивку интервала 0-Т на 5 зоны, т.е рсего на двадцать участков. Программируемый дешифратор 18 вырабагывает управляющие сигналы в зависимости от результата преобразования длительности импульса в код преобразователем 15.no программе, вводимой в дешифратор 18 при градуировке устройства для измерения силы В связи с тем, что в процессе эксплуатации устройства воздействие внешних факторов на механизм может привести к дрейфу нуля переменного знака, в устройстве предусмотрено принудительное смещение нуля (после градуировки устройства) на величину 9 9 обеспечивающую неизменнрсть знака ухода нуля в процессе эксплуатации. Смещение нуля может осуществляться либо механическим узлом t установки нуля, либо созданием дополнительной силы, совпадающей по знаку воз- , действия на силовоспринимающий элемент 1 с измеряемой силой F. Сведение к нулю получаемого при этом показания в счетчике 7 обеспечивается изменением времени задержКИ блоком 13 импульса с выхода схемы 9 сравнения. Положительный эффект достигается за счет повышения метрологических характеристик предлагаемого устройства достаточно простыми средствами, тогда как обеспечение тех же характеристик известными методами за счет повышения метрологических характеристик отдельных звеньев в тракте преобразования требует значительных затрат как на разработку подобных приборов, так и организацию их производства. Формула изобретения Силоизмерительное устройство, содержащее силовоспринимающий элемент, связанный с магнитоэлектрическим преобразователем, который соединен с источником образцового тока посредством переключателя, связанного с выходом триггера, механический узел установки нуля и индикатор некомпенсации, соединенный с первым генератором импульсов и шиной реверса первого счетчика, счетный вход которого соединен с выходом первого генератора импульсов, а выходы первого и второго счетчиков подключены к блоку сравнения кодов, при этом счетный вход второго счетчика соединен с выходом второго генератора импульсов, отличающеееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены преобразователь длительность импульса - код, программируемый дешифратор и три блока задержки, при этом выход второго счетчика через первый блок задержки соединен с одним входом триггера, а выход блока сравнения через последовательно соединенные второй и третий блокй задержки соединен с вторым входом три1- гера, выход которого через преобразователь длительность импульса - код

/979899

соединен с входом программируемого дешифратора, выход которого соединен с входами управления первого и третьего блоков задержки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР

tf 653516, кл. G 01 G 7/Oit, 02.08.76.

2.Алиев Т.Н., Данилевич И.М. и др. Автоматические измерители давления для объектов нефтяной промышленности. М., ВНИИОЭН 1972, с. 13-16 (прототип),