Частотный датчик давления (его варианты)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик фу"(22) Заявлено 28,05,81 (21) 3292818/18-10 (511 М, Кл.з с присоединением заявки Мо 3292817/18-10 С 0111/00 Государственный комитет СССР оо делам изобретений и открытийОпубликовано 280283. Бюллетень М 8 Дата опубликования описания 28, 02. 83 С,Ю.Иванов, И.В.Корольков и Н.Н.Прокорецко,:,./ ,Московское ордена Ленина, ордена Октя скоЪ Революции: / и ордена Трудового Красного Знамени высшее хйичеакое, /училище им. Н.Э.Баумана(54) ЧАСТОТНЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ) 10 20 25 30 Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения давления жидких и газовых сред.Известны частотные датчики давления, содержащие цилиндрический резонатор, емкостную систему возбуждения и съема колебаний, которая поддержи" вает незатухающие колебания резонатора 1.11 Наиболее близким к предлагаемомуявляется частотный датчик давления,содержащий цилиндрический резонатордифференциальный усилитель, выходкоторого связан с электродами возбуждения колебаний резонатора, разнополярные источники постоянного поляриэующего напряжения, через резисторы соединенные с электродами съемаколебаний резонатора 21.Недостатком известного частотногодатчика давления является ограниченная точность измерений, обусловленная влиянием паразитных емкостныхсвязей электродов резонатора.Цель изобретения - повышение точности измерений за счет устранениявлияния паразитных емкостных связейэлектродов резонатора,Указанная цель достигается тем,что частотный датчик давления по первому варианту снабжен тремя группами ключей, делителями напряжения, выпрямителем, фильтром, генератором синусоидального напряжения и программным блоком управления, причем электроды съема колебаний резонатора че- рез ключи первой группы соеодинены с общим проводом, через ключи второй группы соединены с разнополярными источниками постоянного поляриэующего напряжения и через делители напряжения связаны с входами дифференциального усилителя, выход которого через ключ третьей группы и последо.вательно соединенные выпрямитель и фильтр низкой частоты соединен с управляющим входом одного из делителей напряжения, а через ключ второй группы подключен к электродам возбуждения колебаний резонатора, которые через ключ третьей группы соединены с генератором синусоидального напряжения, причем управляющие входы ключей каждой группы соединены с соответствующим выходом программного блока управления.По второму варианту частотн й датчик давления снабжен двумя делителяминапряжения, двумя синхронными детекторами, .двумя фильтрами низкой частоты, дифференцирующей цепочкой а также дополнительным дифференциальным усилителем, причем электроды съема колебаний резонатора через де" лители напряжения, соединены с входами дифференциального усилителя, а пбледние через синхронные детекторы и фильтры низкой частоты .соединены с соответствующими входами дополнительного дифференциального усилителя, выход которого связан с уп-; равляющим входом одного иэ делителей, при этом выход дифференциального усилителя через дифференцирующую цепочку соединен с управляющими входами обоих синхронных детекторов.На фиг. 1 дана схема частотного датчика давления по,первому варианту; на фиг. 2 - то же, по второму ва" рианту.Частотный датчик давления (фиг.1) содержит цилиндрический резонатор 1 .с электродами возбуждения 2 и 2и съема колебаний 3 и 3. К.электродам съема подключены входы делителей 4 и 5 напряжения, выходы кото. - рых соединены с входами дифференциального усилителя б. Делитель 5 вы- полнен управляемым, а с его управляющим входом через ключ 7 третьей группы, выпрямитель 8 и фильтр 9 низкой частоты овязан выход усилителя б. Через ключ 10 второй группы выход усилителя 6. соединен с электродами 2 и 2 возбуждения колебаний, с которыми также связан через ключ 11 третьей группы генератор 12 синусоидального напряжения. Электроды 3 и 3 съема через резисторы и ключи 13 и 14 второй группы соединены с разнополярными источниками поляризующего напряжения, а также через . ключи 15 и 16 первой группы соединены,с общим проводом. управляющие входы ключей каждой группы соединены с соответствующим выходом программного блока 17 управления.Частотный датчик давления (фиг. Ц работает следующим образом,Перед началом цикла регулировки блок 17 управления высоким потенциалом на третьем выходе замыкает клю чи 7 и, 11а также коротким импульсом сосвоего первого выхода. крат-. ковременно замыкает ключи 15 и 16. При этом на электроды 2 и 2 возбуждения подается синусоидальное напряжение с генератора 12, а также происходит быстрый разряд емкостей электродов съема через кратковременно замкнутые ключи 15 и 16 на общий провод. Ключи 10, 13 и 14 во время цикла .регулировки разомкнуые Иэ-за наличия паразитной.емкостной связи электродов 3 и 3 съемас, электродамн 2 и 2 возбужденияколебаний на входы усилителя б череземкости паразитной связи, и,дели тели 4 и 5 напряжения проникает напряжение.с выхода генератора 12. Принарушении рааенства между величчинамипаразитных связей каждого из электродов 3 и 3 на выходе усилителя10 б появляется напряжение, котороечерез выпрямитель 8 и фильтр 9 пос.тупает на управляющий вход делителя5 и изменяет его коэффициент передачи до тех пор, пока напряжения помех на. входах усилителя 6 не будутравны. После этого цикл регулировкизаканчивается, на втором выходе блока управления появляется . высокий потенциал, а на третьем - низкий, При этом ключи 7, 11, 15 и 16 разомкнуты, а ключи 10, .13 и 14 второй группы замкнуты. Резонатор 1, электроды возбуждения 2 и и съема 3 и3 , делители напряжения 4 и 5, уси-.литель б и замкнутый ключ 10 образуют замкнутый контур, в котором выполняются условия самовозбуждения начастоте собственных колебаний резонатора 1, которая Однозначно связанас измеряемым давлением.Частотный"датчик давления (фиг,2)содержит цилиндрический резонатор 1,электроды возбуждения 2 и 2 и съема3 и 3, расположенные вокруг резонатора 1. Электроды 3 и. 3 съема через 35 резисторы подключены к разнополяр- .ным источникам постоянного поляризующего напряжения, а также непосредственно связаныс входами дели.телей 4 и 5 напряжения. Выходыделителей 4 и 5 напряжения соедине 40ны с входами дифференциального усилителя б. К входам дифференциальногоусилителя 6 подключены также входысинхронных детекторов 7 и 8, выходы 45 которых через фильтры низкой 9 и 10частОты связаны с входами дополнительного дифференциального усилителя 11. Выход усилителя 11 подключен к управляющему входу делителя 5напряжения. Выход усилителя 6 соеди-.нен с электродами 2 и 2 возбуждения,а также через цепочку 12, сдвигающуюфазу на 90 О .связан с управляющими входами .синхронных детекторов 7 и ЬЧастотный датчик давления (фиг.2)работает следующим образом.В замкнутом контуре, образованном усилителем 6, электродами 2 и 2 возбуждения колебаний, резонатором 1, электродами 3 и 3 съема колеба ний и делителями 4 и 5 напряжениявозникают автоколебания на частоте свободных колебаний резонатора 1, связанной с измеряемым давлением.Если емкости паразитных связей элект родов 3 и 3 съема с электродами12 и 2 фвозбуждения не равны, то на выходе усилителя 6 возникает неском. пенсированное напряжение помехи. Синхронные детекторы 7 и 8, на вкодах которых действуют те же напряже ния, что и на входах усилителя 6, открываются:положительными полуцерио. дами выходного напряжения усилителя 6, прошедшего фазосдвигающую цепочку 12. Фильтры,9 и 10 выделяют постоянную составляющую выходных напряжений синхронных детекторов 7 и 8, которые пропорциональны .амплитудам напряжений помех. На выходе усилителя 11 образуется разность этих напряжений, которая изменяет15 коэффициент передачи делителя 5 до тех пор, пока напряжения помех на входах усилителя 6 не будут равны. При этом на выходе усилителя 6 имеет место лишь напряжение полезного 20 сигнала.Таким образом, благодаря прихене нию отрицательной обратной связи по разности амплитуд помех,исклчаются погрешности датчика, вызван ные изменениями паразитной емкостной связи электродов резонатора.Формула изобретенияЗО1, Частотный датчик давления, содержащий цилиндрический резонатор, дифференциальный усилитель, электроды возбуждения исъема .колебаний резонатора, разнополярные источники постоянного поляризующего напряжений, о т л и ч а ю щ и й с я. тем, что, с целью повышения точности измерений за счет устранения влияния параэитных емкостных связей электродов ре зонатора, он снабжен тремя группами ключей, делителями напряжения, выпрямителем, фильтром, генератором синусоидального напряжения и програм мным блоком управления, причем элект роды съема колебаний резонатора через ключи первой группы соединены с общим проводом, через ключи второй группы соединены с разнополярными источниками постоянного поляриэую щего напряжения и через делители напряжения свяэаны с входами дифференциального усилителя, выход которого через ключ третьей .группы ипоследовательно соединенные выпрямитель и фильтр низкой частоты соединен с .управляющим входом одного изделителей напряжения, а через ключвторой группы подключен к электродам возбуждения колебаний резонатора, которые через ключ третьей груп.пы соединены с генератором синусоидального напряжения, причем управляющие входы ключей каждой группысоединены с соответствующим выходомпрограммного блока управления.2. Частотный датчик давления,содержащий цилиндрический резонатор,дифференциальный усилитель, выходкоторого связан с электродами возбуждения колебаний резонатора, разнополярные источники постоянного .поляризующего напряжения, через резисторысоединенные с электродами съема колебаний резонатора, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений за счет устранения влияния.паразитных емкостныхсвязей электродов резонатора, онснабжен двумя делителями напряжения,двумя синхронными детекторами, двумйфильтрами низкой частоты, дифференцирующей цепочкой, а также дополнительным дифференциальным усилителем,причем электроды съема колебаний резонатора через делители напряжениясоединены с входами дифференциальногоусилителя, а последние черезсинхронные детекторы и фильтры низкойчастоты соединены с соответствующимивходами дополнительного дифференциального усилителя, выход которогосвязан с управляющим входом одногоиз делителей, приэтом выход дифференциального усилителя через дифференцирующую цепочку соединен с.управляющими входами обоих синхронных детекторов,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 226912, кл,. Й 01 Ь11/00, 1966.2. Авторское свидетельство СССРаппо заявке В 2791063/18-10, 06.07,79прототип .