Устройство для измерения температуры и давления

н двтодддамм свидетвъдтви ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЯ(56) Авторское свидетельство СССРУ 1045006, кл. С 01 К 7/32,С О 1 1. 1/16, 1982.Авторское свидетельство СССРУ 1068739, кл. С 01 К 7/32,С 01 Ь 1/16 1982.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯТЕМПЕРАТУРЫ И ДАВЛЕНИЯ, содержащее кварцевый датчик, включающий всебя корпус, упругую мембрану,контактирующую с источником измеряе.мых давления и температуры, и трипьезокварцевых чувствительных элемента, включенных в частотно-задающую цепь трех автогенераторов,выходы которых соответственно подключены к первым входам трех смесителей частоты, опорный автогенератор, выход которого подключен квторым входам второго и третьегосмесителей, третьему входу блока разделения сигналов и входу формирователя временных интервалов, первый.,второй, третий и четвертый выходыкоторого соответственно подключенык четвертому, пятому, шестому иседьмому входам блока разделения 1511 4 С 01 К 7/32, С 01 1 1/16 сигналов, первый и второй выходыкоторого подключены соответственнок входам первого счетчика импульсов,а третий выход - к входу второгосчетчика импульсов, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения температуры и давления в широком диапазоне их изменения, в него введеныдва умножителя частоты, четвертыйсиеситель и третий счетчик, входыкоторого соответственно соединеныс пятым выходом формирователя временных интервалов и выходом третьего смесителя, первый вход которогосоединен с вторым входом первогосмесителя, выход которого черезпервый умножитель частоты подключен к первому входу блока разделения сигналов, второй вход которогочерез второй уиножитель частотыподключен к выходу четвертого смесителя, входы которого соответственносоединены с выходами второго итретьего смесителей, при этом первый и второй чувствительные элементырасположены на одном конце датчикамежду фиксатором корпуса и концомштока, проходящего внутри корпуса,другой конец которого жестко связанс иембраной, размещенной на другомконце корпуса, а третий чувствительный элемент расположен с мембраной.Изобретение относится к техник измерений неэлектрических величин и предназначено для одновременного измерения параметров давлений и температур в экструдерах и насосах для формирования волокон.Цель изобретения - повышение точности измерения в широком диапазоне давлений и температур.На .Фиг, 1 показана Функциональная схема устройства, включающая схематичное изображение кварцевого датчика, на Фиг. 2 - Функциональная схема ячейки Формирователя временных интервалов, на Фиг, 3 - Функциональная схема блока разделения сигналов, на Фиг, 4 - диаграммы работы устройства, поясняющие принцип действия основных его узлов.Устройство содержит кварцевьп датчик 1, включающий в себя три пьезокварцевых чувствительных элемента 2 - 4, три автогенератора 5 - 7, три смесителя частоты 8 - 10, опорный генератор 11, первьп умножитель частоты 12, четвертый смеситель частоты 13, второй умно- житель частоты 14, формирователь временных интервалов 15, блок разделения сигналов 16, первый - третий счетчики импульсов 17 - 19.Кварцевый датчик 1 выполнен ввиде корпуса 20, в котором размещен жесткий шток 21. Корпус 1имеет Фиксатор 22 и упругую мембрану 23. Кварцевый термочувствительный элемент 4 установлен в штокео21 в температурном поле Т, Кварцевые чувствительные элементы 2 и 3установлены между штоком 21 и Фикса.тором 22 корпуса в температурномополе Т,Реальная конструкция датчика 1отражает особенности закрепленияэлементов 2 - 4 в ее силопередающихэлементах и принципиально неотличается от модели, показаннойна фиг. 1.Формирователь временных интервалов 15 состоит из счетчиков импульсов 24 - 27, соединенных в двоичныйделитель частоты, коммутационногополя 28, двух элементов 8 И-НЕ 29,30, элемента 2 ИИЛИ-Н 31, схемыНЕ 32 и схем И-НЕ 33, 34.Блок разделения сигналов (Фиг,3)одержит Р-триггеры 35 - 41, эле г =1 го 0 арцггаЧг-Огз Р(6 Т)11 фг адьо "ьь 145частоты генерации при начальных параметрахо оР Т Тго;коэффициенты силои термочувствительностей кварцевых чувствительных элементов;приращения параметров давлений и температур; приращение дополнительного давления на первый и второй квар щ 1 г О 2 и ь50 В Р 1 Тг 955 фьР(ьТ, ) 2049692менты И-НЕ 42 - 47 и элемент2 И-ИЛИ-НЕ 48,Устройство работает следующимобразом,На датчик 1 действует измеряемоеодавление Р и температура Т,Оба па-,раметра являются информационными.Действие давления Р приводитк прогибу мембраны 23 и передаче10 усилия на элементы 2 и 3 через шток21, в результате чего изменяютсяих частоты Г и йг. На элемент 4давление не подается,оДействие температуры Т приво 15 дит к изменению частоты элемента 4.0Псскольку температура Т действуеттолько в области приложения давленияР к мембраме 23 в местах установкиэлементов 2 и 3, имеется более низо20 кое температурное поле Т . Темпео оратура Тг тем меньше температуры Т,чем больше длина штока и теплообмен в верхней части кварцевого датчика 1 с окружающей средой. При этом25 частоты Е и 1 г зависят от температуры Т.Кроме того, различия в коэффициентах температурного расширенияэлементов механических звеньев30 кварцевого датчика 1 и элементов2,3 приводят к дополнительномумеханическому сжатию - растяжениюэлементов 2,3, в результате чегоих частоты дополнительно изменяются.Частоты пьезокварцевых чувствительных элементов связаны с воздействующими на них параметрами системой уравнений:1204969 8 мени Т счетчики 19.заполняются1импульсами частоты ь Г , несущими информацию о температуре Т в си. лу справедливости уравнения (5).1 В результате преобразований в счетчиках .17 - 19 оказываются записанными коды информационных параметров Р и Т, а также коддестабилизирующего параметра темпера.туры Т, который в системе дальнейшей обработки информации может бытьиспользован как в качестве информационного, так и для коррекциипогрешностей измерений, обусловленных температурными изменениями.акаэ 8517/42 Тираж 89 б Подписное илиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.П Н 12049 б 9 ая, 4