Устройство для измерения давления

Союз СоветскииСоциалистически кРеспублик У СВИДЕТЕЛЬСТВУ ВТОРС Дополнительное к авт, св 1)М. Кл. О 01 1. 11/(22)Заявлено 02,04.80 (2) 2902144с присоединением заявки И Ьеудеретааиный комитет СССР пе делам изобретений и отнрытий.Г ни арьковский на Ленина политм. В.ИЛенинаЗаявител(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕ и реа Изобретение относится к измерительной технике, в частности к дат" чикам давления с частотозадающими чувствительными элементами.Известен датчик давления, содержащий измерительный и термокомпенсационный автогенераторы с частотозадающими элементами, подключенные через схему обработки к регистрирующему блоку 11.Недостатком известного датчика10 давления является ограниченный диапазон измерений. В области давлений выше 0,5 10 МПа может произойти разрушение чувствительного элемента (пьезоэлемента), а в области давле 15 ний ниже 10 КПа известное устройство не обеспечивает заданной точности из-за малой чувствительности пьезоэлемента.26Известно устройство для измере-. ния давления, содержащее измерительный и термокомпенсационный автогенераторы с частотозадающими элементами, два ключа, три счетчика гистрирующий блок 2.Известное устройство не юбеснечи вает заданной точности измерений в широком диапазоне измеряемых давлений из-за типа используемого в устройстве частотозадающего элеменЦепь изобретения - расширение диа" назона измерений с заданной точностью.Поставленная цель достигается тем, что в устройство. для измерения давления, содержащее измерительный и термокомпенсационяюй автогенераторы с частотозадающими элементами, два ключа, три счетчика и регистрирующий блок, введены три переключателя и блок сравнения, первые выводы первого и второго переключателей подклочены соответственно к выходам измерительного и термокомпенсационного автогенераторов, вторые выводы этих переключателей соединены между собойи со входом первого счетчика, один вьщод которого подключен к управляющему входу первого кпюча и первому выводу третьего переключателя, а второй - к блоку сравнения, выход ко торого связан со вторым выводом тре" тьего переключателя, третий вывод которого подключен к первому управляющему входу второго ключа, второй управляющий вход которого связан с 10 выходом второго счетчика, другой выход которого подключен к блоку сравнения, вход второго счетчика связан через первый ключ с соединенными между собой и с третьим входом 15 второго ключа третьими выводами первых двух переключателей, а выход второго ключа подключен к третьему счетчику, связанному с регистрирующим блоком.20сНа чертеже представлена структурнаясхема предлагаемого устройства,Устройство содержит частотный датчик 1, содержащий идентичные изме 25рительный 2 и термокомпенсационный3 автогенераторы, переключатели4-6, нормально открытый первый ключ7, бистабильный второй ключ 8, счетчики 9-11 схему 12 сравнения и регистрируниций блок 13, В контур каж 30дого из автогенераторов 2 и 3 вклочены частотозадаюище элементы 14 и15, которые могут быть выполнены любыми из ряда известных индуктивность, емкость, струна, пьезоэлемент)Выходы измерительного 2 и термокомпенсационного 3 автогенераторовсоединены соответственно с первымивыводами 16 первого 4 и второго 5переключателей. Вторые 17 и третьи18 выводы этих переключателей соединены между собой, причем вторыевыводы 17 подключены к первому счетчику 9, один выход которого подключен к управляющему входу нормальнооткрытого ключа 7 и первому 19 выводу третьего переключателя 6. Второй выход счетчика 9 подключен кблоку сравнения 12, выход которогосвязан со вторым выводом 20,тре 50тьего переключателя 6. -Третий вывод21 переключателя б связан с первымуправляющим входом второго ключа 8,второй управляющий вход которогоподключен к выходу второгб счетчика 5510, а третий вход - к соединенныммежду собой третьим выводам 18 переключателей 4 и 5. Выводы 18 под- с ключены ко входу нормально открытого ключа 7, соединенного со вторым счетчиком 10, выход которого подключен к блоку 12 сравнения. Выход ключа 8 через третий счетчик 11 подключен к регистратору 13.В зависимости от типа частотозадающего элемента устройство может работать в следующих режимах.Режим 1. Устройство работает с индуктивным частотным датчиком 1. При этом изменение давления связано с частотой автогенераторов 2 и 3 соотношениеми =1 р=1 Т сХи =с: Т 2(1)2.где и, и - параметры соответствующих частотозадающихэлементов 14 и 15 автогенераторов 2 и 3,Г, Г частота выходного сигнала соответственноавтогенераторов 2 и 3,1 - коэффициенты пропорциональности.При отсутствии давления и =иВ этом режиме замкнуты выводы 6и 18 переключателей 4 и 5 и выводы20 и 21 переключателя 6. Периоды следования импульсов автогенераторов вы.бирают таким образом, что ТТ, гдеТ и Т - частота следования импульсов соответственно измерительного 2и термокомпенсационного 3 автогенера"торов. Объемы счетчиков 9 и 1 О рав"сиы оПри изменении давления Р, действу-.ющего на частотозадающий элемент 14измерительного автогенератора 2, на4 Р происходит изменение параметраи на аи, причеми, =и +ьи, (2)Импульсы с большим периодом следования поступают на вход счетчика 9,а импульсы с меньшим периодом следования - на вход счетчика 10. В этомрежиме измерительный автогенератор2 соединен через переключатель 4со счетчиком 9, а термокомпенсацион- .ный автогенератор 3 соединен черезпереключатель 5 и нормально открытыйключ 7 со счетчиком 10.Через время=ИТ счетчик 9 вырабатывает импульс переполнения, который открывая второй управляющийвход ключа 8, разрешает прохождениеимпульсов на вход счетчика 11,5 9225Через время Т=МТ счетчик 9 вырабатывает импульс переполнения, который закрывая нормально открытый ключ 7 запрещает прохождение импульсов от автогенератора 3 на вход счетчика з 10. Так как Т) Т , то на вход счет чика 10 поступает число импульсов М, М, причем ТО 1 МОТ., т,В счетчике 1 О через времязаписано количество импульсов М , поступивших на него после переполнения, 13 т.е. после перехода счетчика: 10 через нулевое положение. На счетч 1 к 9 от автогенератора 2 продолжают; поступать импульсы с периодом следования Т до совпадения кодов счет чиков 9 и 1 О. При совпадении кодов счетчиков 9 и 10, т.е. через время ь =М Т =М - 1, схема сравнения вырабатывает сйгнал, который через переключатель б поступает на первый уп равляющий вход ключа 8, закрывая его и запрещая прохождение импульсов с автогенератора 3 на вход счетчика 11. который открыт на время ь = 1 -1. За это время на него поступит количест- З 0 во импульсов М с периодом Тг от авто- генератора 3.т Ь - ай -- 1 Г 0 т35 Подставляя (1) и (2) получаем ф 0 Ьб б 1 Так как М 0 и и - величины постоянные, то количество импульсов, отсчитанное счетчиком 11 и эаФиксиро- . 1 ванное регистрирующим блоком 13 проф 45 порцнонально измеряемому давлению,Р е ж и м П. Устройство работает со струнным частотным датчком 1Изменение давления связано с частотой автогенераторов 2 и 3 соотно" шением ,1 Т(4) п =и (при Р=О)гВ этом режиме замкнуты, выводы 16 и 17 переключателей 4 и 5 и выводы 20 и 21 переключателя 6. В режиме П устройство работает также,55 бкак в режимес той лишь разницей, что периоды следования импульсов измерительного и термокомпенсационного автогенераторов выбирают так, что Т Тг (в режиме 1 Т,Т, ), поэтому термокомпенсационный автогенератор 3 (с большим периодом следования импульсов) соединен через переключатель 5 со счетчиком 9, а,измерительный автогенератор 2 (с меньшим периодом следования импульсов) соединен через переключатель 4 и нормаль но открытый ключ 7 со счетчиком 1 О.фР е ж и м Ш. Устройство работа- = ет с емкостным частотным датчиком 1, Изменение давления связано с частотой автогенераторов 2 и 3 соотноше" нием(5)и =пг(при Р=О)В этом режиме замкнуты выводы 16 и 18 переключателей 4 и 5 ивыводь 19 и 21 переключателей 6. Периоды следования импульсов автогенераторов 2 и 3 выбирают таким образом, что Т )Т . Автогенераторы 2 и 3 свя" эаны со счетчиками 9 и 10 также, как в режиме П, т.еизмерительный (с большим периодом следования импульсов) связан со счетчиком 9, а термокомпенсационный (с меньшим периодом следования импульсов) - со счетчиком 10. Через время =М Т счетчик 10 вырабатывает импульс переполнения, который открывает ключ 8 и импульсы от автогенератора 3 с перно" дом следования Т поступают на вход счетчика 11. Через время=М Т счето чик 9 вырабатывает импульс переполнения, который закрывает ключи 7 и 8. Прохождение импульсов на счетчик 11 прекращается, Ключ 8 открыт в течение времени Т= Г - 1; и количество импульсов с периодом Т, от автогенератора 3, прошедших за это время на счетчик 11, равной: - йф 1 ф 11О Т.Подставляя (.2 ), получимЬбН: 80 - (б)количество импульсов Й, отсчитанное счетчиком 11 и заФиксированноерегистрирукщим блоком 13, пропорцио налЬно измеряемому давлению.Р е ж и м 1 Ч. Устройство работает с пьезорезонансным датчиком 1. Изменение давления преобразуется в изменение частоты собственных колеба-ний пьезоэлементов, которые являются частотозадающими элементами 14 и 15 автогенераторов 2 и 3. Изменение параметров частотоэадающих элементов 14, и 15 связано с частотой автогенераторов 2 и 3 соотношениемп 1=( =п,=,=, - "," (7) и =и (при Р=О).В этом режиме замкнуты выводы 16 и 17 переключателей 4 и 5 и выводы 20 и 21 переключателя 6. В режиме 1 Ч устройство работает также, как и в режиме Ш с той лишь разницей, что периоды следования импульсов измерительного и термокомпенсационного автогенераторов выбирают так, что Т(Т . Отсюда соответствукщее подключение автогенераторов: измерительный автогенератор 2 подключен через переключатель 5 к счетчику 9, а термокомпенсационный автогенератор 3 через переключатель 4 и нормально открытый счетчик 7 - к счетчику 10.Таким образом, .предлагаемое устройство можно испольэовать с любым видом частотного датчика, при этом количество импульсов, зафиксированное регистрирущцим блоком .13, всегда пропорционально измеряемому давлению. Применение в устройстве для работы в различных диапазонах изме.ряемого давления датчиков соответствукщих типов позволяет расширить диапазон измеряемых давлений и одновременно обеспечить заданную точность измерения. Формула изобретения Устройство для измерения давления, содержащее измерительный и тер 5 мокомпенсационный автогенераторыс частотозадающими элементами, дваключа, три счетчика и регистрирующий блок, отличающеесятем, что, с целью расширения диапазона измерений с заданной точностью,в него введены три переключателяи блок сравнения, первые выводы первого и второго переключателей подключены соответственно к выходамизмерительного и термокомпенсационного автогенераторов, вторые выводыэтих переключателей соединены между собой и со входом первого счетчика, один выход которого подключен20 к управляющему входу первого ключа ипервому выводу третьего переключателя, а второй - к блоку сравнения,выход которого связан со вторым выводом третьего переключателя, тре 25 тий вывод которого подключен к первому управляющему входу второго клкча, второй управляющий вход которого связан с выходом второго счетчика, другой выход котового подключен30 к блоку сравнения, вход второгосчетчика связан через первый ключ ссоединенными между собой и с третьимвходом второго ключа третьими выводами первых двух переключателей, авыход второго ключа подключен к третьему счетчику, связанномус регистРирующим блоком,Источники информации,принятые во внимание при экспертизещ 1. Авторское свидетельство СССРР 530209, кл. 6 01,1. 9/08, 06,03,75.2, Новицкий П.В. и др. Цифровыеприборы с частотными датчиками, Л.,ткрытий кая наб д.45 Филиал 1 П 111 "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ВНИИПИ по 11303