Преобразователь пульсации влаж-ности и температуры среды

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ и 1 822102 Фг ФЕ Ф,(61) Дополмнтельмое к авт. санд-ву(22) Заявлено 050679 (21) 2777950/18-24 5)М, Кл,З 6 01 И 1/11 с прнсоеднмемнем эаявкм йо ГосудавстаенныЯ комнтет СССР но дедам нзобветеннЯ н открытнЯ. Опубликовано 15,0481,Бюллетень йо 14 Дата опубликования описания 15,0481(54 ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПУЛЬСАЦИИ ВЛАЖНОСТИ И ТЕМПЕРАТУРЫсРеДЫ Изобретение относится к метеорологическому приборостроению и можетбыть использовано для исследованияполей температуры и влажности.и турбулентных переносов тепла и влаги.Известны схемы преобразователей,где в качестве чувствительных элементов для измерения пульсации влажности и температуры представлены параметрические первичные измерительные преобразователи (ПИП) с экспоненциальной характеристикой или близкой к ней (типа гигристоров и терми"сторов) . Достоинством таких преобразователей является высокая чувствительность 1,Однако при использовании данного преобразователя возникают значительные трудности, связанные с необходимостью получения постоянной линейной шкалы пульсаций при широком диапазоне изменения среднего уровня от которого осуществляется отсчет пульсаций. Это изменение может на 1-2 порядка превышать диапазон пульсаций, при этом изменение параметра преобразователя (например проводимости гигристора) может составлять 4 порядка. Известна также схема, где дляуменьшения погрешности используетсяразбиение диапазона на большое чиСло поддиапаэонов с переключениемподдиапазонов и схем формированияшкалы на каждом из них 2.Однако подход, использованный вэтом устройстве, практически не поз О воляет получать автоматическое (безучастия наблюдателя) и Непрерывноеизмерение пульсаций и неизменностьшкалы ( постоянство чувствительностипри широком диапазоне изменениясреднего уровня,15 Цель изобретения - повышение точности измерений пульсаций влажностии температуры при использовании первичных преобразователей с экспоненциальной характеристикой путем по вышения чувствительности и линейности в широком диапазоне средних значений параметра, а также воэможностьавтоматизации измерений пульсаций.Для достижения этой цели в преобразователь пульсаций влажности итемпературы средй, содержащий эадатчик опорного напряжения, элементысравнения, последовательно соединенные параметрический измерительный 30 преобразователь и операционный уси- .822102 ОВые М+косУ ) Огде я - проводимость, соответствующая среднему значениюпараметра)гдг - пульсации параметра)В - коэффициент;Кр - сопротивления ПИП.Поскольку 0,), =-К ос (0 6 о+ 0,Кр)где, К р - сопротивление балайсйогорезистора, а напряжение0 с помощью канала инерционной обратной связи устанавливается таким, чтб 60 Формула изобретения где у=Вдг)К - сопротивление обратной свя-1. Преобразователь пульсаций влаж.ОСзи операционного усилителя. у 5 ности и температуры среды, содержащий литель, ввести балансный резистор, блоки инерционной и безынерционной обратных связей и элемент с регулируемым коэффициентом передачи, причем выход операционного усилителя через последовательно соединенные блок инерционной обратной связи и элемент с регулируемым коэффициен(том передачи, вторым входом подключенный к выходу .первого элемента сравнения, соединен со вторым выводом параметрического измерительного преобразователя, а.через последовательно соединенные блок безынерционной обратной связи и первый элемент сравнения, вторым входом подключенный к выходу задатчика опорного напряжения, - с первым выводом балансного резистора, второй вывод кото-. рого связан со входом операционного усилителя, а также введен нелинейный преобразователь, входом связанный со входом параметрического измерительного преобразователя, а выходом - со входом второго элемента сравнения, включенного между выходом первого элемента сравнения и первым выводом балансногб резистора.На чертеже представлена блок-схема преобразователя.Блок-схема содержит операционный усилитель 1, блоки инерционной 2 и безынерционной 3 обратных связей, элемент 4 с регулируемым коэффициентом передачи, балансный резистор 5,параметрический измерительный преобразователь (ПИП) б, нелинейный преобразователь 7, первый 8 и второй 9 элементы сравнения, резистор обратной связи 10 и задатчик опорного напряжения 11. Для ПИП с экспо. ненциальной характеристикой Таким образом, в предлагаемойсхеме шкала пульсаций не зависитотСо, т.е. остается постоянной по диапазону средних значений, Однако получаемая,шкала (2) нелинейна. Например для гигристора (здесь г - относительная влажность) при К=12,5 иьг = т 10 (Г,=1,25) погрешностьнелинейности достигает 250. Этот не-.достаток исключается за счет цепибезынерционной обратной связи 3 (кусочно-линейной), меняющей напряжениена выходе элемента 8. Как правило,достаточно в цепи 3 двух участков(соответственно для положительных 15и отрицательных значений напряжений0 Э). Характеристика элемента 4должна иметь вид 0 = 0 Е(0) приэтом к стабильностй и линейности фун.кций Х(0 з) особых требований не предь.является. Анализ показывает, что с 20 учетом цепей 2 и 3 25где К рс - коэффициент передачи це-пи 3. При Кос (+) =К ос( )=0,5 а Р)щ=.=.1,25 получим, что максимальное значение погрешности нелинейности равно(при Кос(+) .= 0,5 - д и Кос( ) =0"+3зависимость 0 ыч=у(у) является симметричной).35 При характеристиках преобразователя, заметно отличных от экспоненциальных, в предлагаемом устройствеиспользуется изменение тока через ре.зистор 5 за счет преобразователя 7 40 или напРЯжениЯ Оо на задающем входеэлемента 8 в Функции от 6 о.Для того, чтобы глубина инерционной обратной связи не зависела от6 О,.дополнительно используется изменение коэффициента передачи цепи 2в функции от 60. Это может быть достигнуто выбором функции 1(0 з); управлением коэффициентом передачи цепи 2.напряжением 0 или 0, использовани-,ем параметрического преобразователя 50(например идентичного гигристора) вцепи 2.Предлагаемый преобразователь посравнению с известным позволяет существенно повысить точность и осу ществить автоматизацию измерений пульсаций и потоков тепла и влаги а также может быть использован для измерений пульсаций других элементов приэкспоненциальной характеристики ПИП.822102 оставитель Л. Птенехред Н.Бабурка а Корректор О, Била Редактор М. Петрова аказ 1842 7 732 рственног зобретени Ж, Ра Тиражосудалам исква,о Подпикомитета СССи открытийская наб., д. ВНИИПИпо113035,4/ илиал ППП фПатеит, г, ужгород, ул. Проектная задатчик опорного напряжения, элементысравнения, последовательно соединенныепараметрический. измерительный преобразователь и операцИонный усилитель,о тл и ч а ю щ и й с я тем,что,с цельюповышения чувствительности и линейности преобразователя,он содержит балансный резистор, блоки инерционной и безынерционной обратных связей и элементс регулируемым коэффициентом передачи,.причем выход операционного усилителячерез последовательно соединенные блокинерционной обратной связи и элемент срегулируемым коэффициентом передачи,вторым входом подключенный к выходупервого элемента сравнения, соединен совторым выводом параметрического измерительного преобразователя,а череЗ последовательно соединенные блок безынерционной обратной связи и первый элемент сравнения (вторым входом подключенныйк выходу задатчика опорного на пряжения) - с первьм выводом балансноГо резистора, второй вывод которого связан со входом операционного усилителя. 2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что содержит нелинейный преобразователь, вхо"дом связанный со входом параметрического измерительного преобразователя, а выходом - со входом второгоэлемента сравнения, включенного между выходом первого элемента сравне-.ния и первым выводом балансного резистора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Комплекс аппаратуры для измерения турбулентных потоков тепла ивлаги в приземном слое атмосферы. Л.,Гидрометеоиздат, 19762Некрасов И.В. и др. Опыт эксплуатаций психрометрического датчикапульсаций влажности. - Тропэкс Гидрометеоиздат, 1976, с. 727-732