Измеритель давления

(50 4 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ОБРЕТЕНИЛЬСТВУ(71) Московский институт электронного машиностроения(56) Авторское свидетельство СССР У 510689, кл. С О 1 1 11/00, 1973.Преобразователь давления измерительный электрический ИПД. Техническое описание и инструкция по эксплуа тации 39026.269 ТО. М.: Изд-во МПО "Манометр", 1978. ПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ СВ(57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения -автоматизация процесса коррекциифункции преобразования и чувствительности. Устройство содержит электронныйусилитель 28, делители частоты29 и 37, электронные ключи 30 и 32,счетчик 31 импульсов, индикатор 33,блок 34 сравнения, запоминающее устройство 35, генератор 36, многоканальный вычислительный управляющийблок 38. Введение новых элементов иобразование новых связей между элементами устройства позволяет повысить точность измерения и метрологическую надежность устройства без снятия его с измерительной позиции ибез проведения поверочных работ. 3 илИзобретение относится к измерительной технике, в частности к области измерения давлений жидкости и газов.Цель изобретения - автоматизацияпроцесса коррекции функции преобразования по нулю и чувствительности.На фиг.1 и 2 изображена конструкция датчика давления предлагаемогоизмерителя давления в двух проекциях;на фиг,З - структурная схема измерителя давления,Датчик давления (фиг.1) содержитцилиндрический корпус 1, в котором вкачестве чувствительного упругогоэлемента используется плоская мембрана 2. Между концами подвижной стойки 3, расположенной на мембране 2 исмещенной относительно ее центра на0,58 радиуса мембраны, и неподвижнойстойки 4 натянута струна 5, помещенная в воздушный зазор магнитной системы 6. Магнитная система 6 жесткоприкреплена к корпусу 1 датчика, Кцентру мембраны посредством стойки 7подсоединен кронштейн 8 (Фиг.2), выполненный в виде симметричной рамки,к верхней части которой прикрепленастойка 9 с коническим гнездом 10,при этом стойки 9 и 7 расположенына вертикальной оси симметрии датчика. Тарированный груз 11 выполнен ввиде шара и заарретирован между плоскостями штоков 12 и 13 за счет усилия поджатия пружин 14 и 15. Жесткои соосно со штоками 12 и 13 закреплены, сердечники 16 и 17 электромагнитных приводов арретира, помещенныхвнутри обмоток 18 и 9, Тарированныйгруз 11 посредством гибкой нити 20соединен с подвижным сердечником 21,расположенным внутри обмотки 22 электромагнитного привода подъема и опускания груза. Механические упоры 23и 24 ограничивают крайнее верхнее икрайнее нижнее положения сердечника21, К входному штуцеру 25 датчикаподсоединен электромагнитный пневмогидравлический клапан 26, которыйимеет два положения и может соединять внутреннюю полость датчика либо с атмосферой, либо с объемом, гдеизмеряется давление (в рассматриваемом случае - вакуумметрическое).Структурная схема измерителя давления изображена на фиг,З, Концыструны датчика 27 подсоединены к входу электронного усилителя 28 струнс 10 5 20 25 30 35 40 45 50 55 ного автогенератора. С выхода усилителя 28 частотно-модулированный сиг" нал подается на вход электронного делителя 29 частоты, выход которого соединен с входом электронного ключа 30. Выход электронного ключа 30 соединен с входом электронного счетчика 31 импульсов, а вьжод счетчика 31 импульсов через электронный ключ 32 подсоединен к индикатору 33 и логическому блоку 34 сравнения. К логическому блоку 34 сравнения подсоединено постоянное запоминающее устройство 35. Выходы кварцевого генератора 36 подсоединены к второму делителю 37 частоты и многоканальному вычислительному управляющему блоку 38. Выход делителя 37 частоты соединен с командным входом электронно" го ключа 30. Вычислительный управляющий блок 38 соединен с обоими делителями 29 и 37 частоты, счетчиком 31 импульсов, командным входом электронного ключа 32, логическим блоком 34 сравнения, постоянным запоминающим устройством 35, а также с обмотками 22, 18 и 19 электромагнитов привода подъема и опускания груза и привода арретира и электромагнитным пневмогидравлическим клапаном 26.Измеритель давления работает следующим образом.В рабочем режиме измерения по команде с управляющего блока 38 (фиг. 3) электромагнитный пневмогидравлический клапан 26 подключается к объему или магистрали, где необходимо измерить текущее значение. величины вакуумметрического давления Р. При этом прогиб мембраны вызывает изменение силы натяжения струны, а следовательно, и частоты струнного автогенератора. С выхода усилителя 28 струнного авто- генератора частотно-модулированный электрический сигнал поступает на вход делителя 29 частоты. Делитель частоты на выходе формирует импульсы, временной интервал между которыми заполняется частотой кварцевого генератора 36, поделенной делителем 37 частоты. Первый выходной импульс делителя 29 частоты открывает электронный ключ 30 и поделенная делителем 37 частоты частота кварцевого генератора поступает на вход двоичного счетчика 31 импульсов. Второй импульс с выхода делителя 29 частоты закрывает электронный ключ 30, в результатечего в счетчике 31 импульсов оказывается число, характеризующее величину измеряемого давления Р. Это число через электронный ключ 32, открываемый по команде с управляющего блока38, передается в индикатор 33, выдающий результат измерения в цифровой форме в единицах давления.При необходимости проведения проверки стабильности функции преобразования измерителя давления и в случае необходимости осуществления коррекции функции преобразования по чувствительности и нулю устройство работает следующим образом. По команде с управляющего блока 38 электромагнитный пневмогидравлический клапан 26 отсоединяет полость датчика 27 от измеряемого давления Р и соединяет эту полость с атмосферой. В этом случае частота выходного сигнала датчика соответствует нулевому значению измеряемого давления. В счетчике 31 импульсов получается число, которое через электронный ключ 32 по команде с управляющего блока 38 подается в логический блок 34 сравнения и записывается в нем. Далее с управляющего блока 38 следует команда на обмотки 18 и 19 электромагнитного арретира, в результате чего сердечники 16 и 7 втягиваются внутрь обмоток, преодолевая силу поджатия пружин 14 и 15. При этом груз 11 освобождается, опускается вниз и фиксируется в коническом гнезде 1 О. Поскольку обмотка 22 (фиг.2) обесточена, то сердечник 21под действием собственного веса опустится вниз и ляжет на упор 23, а натяжение гибкой нити 20 станет равным 3нулю. Сосредоточенная сила Р = ш (где ш - масса груза, 8 - ускорение силы тяжести Земли) через стойку 9, кронштейн 8 и стойку 7 будет приложена к центру мембраны 2. Мембрана 2 прогнется, что вызовет смещение подвижной стойки 3, закрепленной на мембране, и соответствующее изменение частоты колебаний струнного авто- генератора. По команде с управляющего блока 38 (фиг.З) в счетчике 31 импульсов будет зафиксировано число, соответствующее новому значению частоты, и передано в логический блок 34 сравнения. В логическом блоке 34 сравнения будет определена разность между значением, полученным после нагружения мембраны сосредоточенной сичой Р = вя, и значением, соответствующим нулевому уровню измеряемогодавления. По команде с управляющего 5блока 38 эта разность сравниваетсяс верхним и нижним значениями уставок, записанных в постоянном запоминающем устройстве 35. Если полученная разность выходит за границы уставок, то логический блок 34 сравнениячерез управляющий блок 38 выдает команду на перестройку коэффициентаделения делителя 37 частоты, изменяятем самым число в счетчике 31 импульсов, соответствующее нагружению центра мембраны стабильной сосредоточен-ной силой Р = ш 8 до тех пор, покаразность отсчетов, определенная влогическом блоке 34 сравнения не вой дет в,допустимые пределы, ограниченные значениями уставок, записаннымив блоке 34 для проверки и коррекциичувствительности. С управляющего блока 38 на обмотку 22 (фиг.1) электро магнитного привода подъема и опускания груза 11 подается напряжение исердечник 21, поднимаясь вверх, натягивает гибкую нить 20 и поднимаетгруз 11 из конического гнезда. Послеэтого по команде с управляющего блока 38 отключается напряжение с обмоток 18 и 19 и груз 11 арретируетсяза счет усилий поджатия пружин 14 и15. После процедуры арретирования покоманде с управляющего блока 38 35(фиг,З) в счетчике 31 импульсов записывается число, соответствующее нулевому уровню давления, которое переносится в логический блок 34 сравнения и сравнивается с двумя уставками,записанными в постоянном запомийающем устройстве 35 и ограничивающимидопустимые пределы нулевого сигнала.Если число, соответствующее нулевому 45 уровню входного давления, выходит задопустимые пределы, то логическийблок 34 сравнения вырабатывает соот 1ветствующий сигнал и через управляющий блок 38 реализует, процедуру вычитания (или дополнительного суммирования) из числа, зафиксированного всчетчике 31 импульсов, поправки накоррекцию нуля. При этом коэффициент. деления делителей 29 и 37 частот остаются неизменными.После процедуры коррекции чувствительности и нуля с управляющегоблока 38 поступает команда на электромагнитный пневмогидравлический1326920 40 45 5клапан 26 (фиг. 3), который снова подключает рабочую полость датчика к объекту, где требуется контролировать давление Р. При этом выход счетчика 31 импульсов через электронный ключ 32 подсоединяется к индикатору 33,В зависимости от,требуемой точности измерения величины давления и количества внешних дестабилизирующих 10 факторов процедура контроля и автоматической коррекции чувствительности и нуля может повторяться с большими или меньшими интервалами. Программа обеспечения этой процедуры может 15 быть занесена в постоянное запоминающее устройство 35.Предлагаемый измеритель давления позволяет полностью автоматизировать процесс коррекции функций преобразова ния по нулю и чувствительности, существенно повысить точность измерения и метрологическую надежность измерителя давлений без снятия его с измерительной позиции и без проведения поверочных работ. Формула изобретения Измеритель давления, содержащий корпус со штуцером, мембрану, соединенную при помощи толкателя с уравновешивающим устройством с тарированным грузом, механизм подъема и опускания груза и механизм арретирования груза, преобразователь перемещения мембраны в электрический сигнал и регистрирующую схему с индикатором, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью автоматизации процесса коррекции функции преобразования по нулю и чувствительности, в нем механизм подъема и опускания тарированного груза, а также механизм арретирования снабжены электромагнитными приводами с обмотками управления, при этом на входе в штуцер установлен электропневмоклапан, а преобразователь перемещения мембраны в электрнческий сигнал выполнен в виде частот ного струнного датчика с усилителем обратной связн, причем в регистрирующую схему введены последовательно включенные первый электронный ключ, счетчик импульсов, второй электронный ключ, многоканальный вычислительный управляющий блок, кварцевый генератор, второй управляемый делитель частоты, блок сравнения и запоминающее устройство, при этом вход первого делителя частоты подключен к выходу усилителя обратной связи, а выход второго ключа " к индикатору, управляющие входы первого управляемого делителя частоты, счетчика импульсов, второго электронного ключа и электропневмоклапана соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым управляющими выходами вычислительного управляющего блока, первый выход кварцевого генератора соединен с первым входом вычислительного управляющего блока, второй его выход - с первым входом второго управляемого делителя частоты, выход которого подключен к управляющему входу первого электронного ключа, а второй вход - к пятому управляющему выходу вычислительного управляющего блока, первый вход блока сравнения соединен с выходом второго электронного ключа, второй и третий его входы - соответственно с первым и вторым выходами запоминающего устройства., а выход - с вторым входом вычислительного управляющего блока, управляющие входы блока сравнения и запоминающего устройства соединены соответственно с шестым и седьмым управляющими выходами вычислительного управляющего блока, восьмой и девятый управляющие выходы которого подключены соответственно к обмотке управления электромагнитного привода механизма подъема и опускания груза и к обмотке управления электромагнитного привода механизма арретирования.1326920 Составитель А.ЗосимовТехред А.Кравчук Корректор В.Гирняк Редактор А.Реви Заказ 3272/36 Тираж 776 ВНИИПИ Государст по делам изобр 113035, Москва, Подпиенного комитета ССтений и открытий