Устройство для измерения давления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 9) О 1) 1511 4 С 01 Е 9/00 ЕЕСОИЗНАЯ ИП 111 Я й.йЫБ 8 О Е, Б 113, ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ МЕРЕНИЯ ЛАВ- ится к измезволяет повы ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГННТ СССР ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Московский гидрофиэический институт АН УССР, Львовский политехнический институт им, Ленинского комсомола и Отделение гидроакустики Морского гидрофизического институтаАН УССР(53) 531.787(088,8) 6) Авторское свидетельство ССС 1322158, кл, 0 О 1 1, 9/00, 1986(54) УСТРОЙСТВО ЛЛЯ ИЛЕНИЯ(57) Изобретение отнорительной технике и и 2сить точность измерений давления.Устройство содержит первичный преобразователь 1, состоящий нз датчика 2 давления, датчика 3 температуры, генератора 4, смесителя 5,формирователя 6, постоянного запоминающего устройства 7, делителя 8частоты и коммутатора 9, Преобразователь 1 через кабель 10 связи соединен с вторичным измерительным устройством 11, содержащим схему 12 управления, счетчики 13- 15, генератор16, регистр 17, схемы 18, 19 сравнения, прербраэователь код-частота 20,ключи 21-23, индикаторный регистр24, Устройство обеспечивает вэаимозаменяемость первичных преобразователей и позволяет устранить температурные погрешности и погрешности нелинейности. 4 ил,Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовацо для измерения давления.1 ель изобретения - повьппение точности измерений,На фиг,1 изображена блок-схемаустройства для измерения давления;на фиг.2 - блок-схема управления; нафиг.3 - схема задатчика временных интервалов; на фиг,4 - временные дна.граммы работы устройства,Устройство для измерения давления(фиг,1) содержит первичный преобразоватедь 1, состоящий из датчика 2 15давления, датчика 3 температуры, генератора 4 опорной частоты, смесителя5, формирователя 6, постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 7, делителя 8 частоты и коммутатора 9, Первивный преобразователь 1 через линию 10связи соединен с вторичным измерительным устройством 11, содержащимсхему 12 управлениясчетчики 13 результата, 14 базы времени и 5 линеаризации, генератор 16 опорной часто.ты, регистр 17, схемы 18 и 19 сравнения, преобразователь 20 код - частота, ключи 21-23, индикаторный регистр 24, Схема 12 управления имеетвходы 25-29 и выходы 30-35.Выходы датчика 3 температуры игенератора 4 опорной частоты подключены к входам смесителя 5, выход которого соединен с входом формирователя 6. Вход делителя 8 частоты подключен к выходу генератора 4 опорнойчастоты. Выходы младших и старших разрядов делителя 8 частоты подключены,соответственно, к адресным входам . 40ПЗУ 7 и коммутатора 9Выходы датчика 2 давления, формирователя 6 иПЗУ 7 подключены к входам коммутатора9, выход которого подключен к входулинии 10 связиФ Выход линии 10 связи 45подключен к входу 25 схемы 12 управления, к информационному входу регистра 17 и, через ключ 21 - к входусчетчика 13 результата.Выход генератора 16 опорной частоты подключен к входам счетчика 14 базы времени, преобразователя 20 кодчастота и через ключ 22 - к входусчетчика 13 результата. Выходы счетчика 14 базы времени подключены к пер55вым входам схемы 18 сравнения, к вторым входам которой, а также к входам преобразователя 20 код-частотаподключены яходы регистра 17, Выход преобразователя 20 код-частота черезключ 23 подключен к входу счетчика 15линеаризации, выходы которого подключены к первым входам схемы 19 сравнения, к вторым входам которой, а также к входам индикаторного регистра24 подключены выходь счетчика 13 результата.Выходы 30-32 схемы 12 управленияподключены, соответственно, к управляющим входам ключей 21-23Выход 33подключен к тактовому входу регистра17, Выход 34 подключен к входам установки в "0" счетчиков 13 и 15, преобразователя 20 код-частота, а также квходу Перенос ицдикаторцого регистра 24, Выход 35 подключен к входу установки в "0" счетчика 14 базы времени, Выходы схем 19 и 18 сравненияподключены, соответственно, к входам26 и 27 схемы 12 управления, Выхододного иэ младших разрядов счетчика14 базы времени подключен к входу 28,а выход регистра 17 - к входу 29 схемы 12 управления,Схема 12 управления (фиг,2) содержит формирователи 36-38 импульсов,делитель 39 частоты, элементы И 4042, триггеры 43-46, задатчик 47 временных интервалов, коммутатор 48,Вход 25 подключен к первому входуформирователя 36 импульсов выходкоторого подключен к входу установки в "0" делителя 39 частоты, установочному входу триггера 44, к первым входам эадатчика 47 временныхинтервалов, формирователя 37 импульсов и элемента 42 и выходу 35 схемы2 управления, Входы 26 и 27 подключены к входам коммутатора 48, Вход28 подключен к счетному входу делителя 39 частоты и к второму входуформирователя 37 импульсов, Выходыделителя 39 частоты подкгпочецы к входам формирователя 38,Выходы формирователя 38 импульсовподключены: первый - к,установочному входу триггера 46, второй - кпервому входу элемента И 40 и входусброса триггера 44, а третий - к первому входу элемента И 41, Выход триггера 46 подключен к второму входу формирователя 36, Выход триггера 43 подключен к второму входу элемента И 42,выход которого подключен к второмувходу задатчика 47 временных ицтервалов и к выходу 34 схемы 12 управления, Выход триггера 44 подключен кОЗ 6схемы 12 управления (тактовые импульсы в регистр 17) ф д - импульсы нввыходе схемы 18 сравнения; е - импульсы на выходе схемы 19 сравнения; жнапряжение на выходе 30 схемы 12 управления (сигнал управления ключом21); э - напряжение на выходе 31 схемы 12 управления (сигнал управленияключом 22); и - напряжение на выходе32 схемы 12 управления (сигнал управления ключом 23),Устройство для измерения давленияработает следующим образом,Для измерения давления используется датчик с частотным выходным сигналом, который по кабелю поступает вовторичное измерительное устройстводля обработки, В процессе обработкичастотный сигнал преобразуется в цифровой код, соответствукнций измеряемойвеличине давления, Частотно-кодоваяпосылка первичного преобразователяразбивается на 4 такта: первый такт -измерение давления, второй такт - устранение погрешности от нелинейностихарактеристики датчика давления, третий такт - устранение неинформатив -ного пьедестала датчиков давления итемпературы, четвертый такт - устранение погрешности от температуры датчика давления, В начале каждого так 15255второму входу элемента И 41, выход которого подключен к входам сброса триггеров 43 и 46 и к выходу 33 схемы2 управления,Вход 29 подключен к второму входу5элемента И 40, выход которого подключен к установочному входу триггера43, Первый выход эадатчика 47 подключен к управляющему входу коммутатора48, выход которого. подключен к входусброса триггера 45, к установочномувходу которого подключен выход формирователя 37 импульсов. Выход триггера 45 подключен к третьему входу 15эадатчика 47 временных интервалов,второй, третий и четвертый выходы которого подключены, соответственно, квыходам 30-32 схемы 12 управления.Задатчик 47 временных интервалов 20(фиг,З) содержит счетчик 48, элементы И 49-54 и инверторы 55-57, Первыйвход эадатчика 47 временных интерваловподключен к тактовому входу счетчика48 и к первому входу элемента И 54, к 25второму входу которого подключен второй вход задатчика 47 временных интервалов, Выход элемента И 54 подключенк входу "Установка 0", счетчика 48,Первый выход счетчика 48 подключен к 30первому входу элемента И 53 и черезинвертор 56 - к первому входу элемента И 52,Второй выход счетчика 48 подключен к второму входу элемента И 52 и35через инвертор 57 - к второму входуэлемента И 53, Выход элемента И 52подключен к первому входу элементаИ 50 и через инвертор 55 - к первомувходу элемента И 49, Выход элемента 4 ОИ 53 подключен к входу элемента И 51и к первому выходу задатчика 47 вре -менных интервалов, Третий выход эадатчика 47 подкгпочен к вторым входам элементов И 49-51, выходы которых под-.ключены, соответственно, к второму,третьему и четвертому выходам задатчика 47,На фиг,4 представлена временнаядиаграмма работы устройства для изме прения давления, на которой изображено: а - частотно-кодовая посылка навыходе первичного преобразователя 1;б - напряжение на выходе 35 схемы 12управления (сигнал установки в нОн55счетчика 4 базы времени); в - напряжение на выходе 34 схемы 12 управления (сигнал сброса счетчика 13 результата); г - сигналы на выходе 33 та поступает кодовая посылка со стартовым импульсом, содержащая необходимые для обработки частотного сигнала параметры, Так, первая кодоваяпосылка содержит код, эквивалентныйвремени измерения давления, вторая. -код, эквивалентный опорной частоте,необходимой для линеаризации, третья -код, соответствующий предустановкесчетчика результата, четвертая - код,эквивалентный времени измерения температуры. После каждой кодовой носып-ки следует частотная информационнаяпосылка.Процесс измерения заключается вследующем,Частотно-кодовые посылки из первич"ного преобразователя 1 поступают навход ключа 21 и на вход 25 схемы 12управления.,Кодовые посылки записываются в регистр 17 с помощью импульсов"Сдвиг", которые формируются на выходе элемента И 41 схемы 12 управления (выход 33), Схема 18 сравненияопределяет момент совпадения состоя-.ний счетчика 14 базы времени и чисел,записанных в регистре 17, Схема 19сравнения определяет момент равенства состояний счетчика 15 линеариэвции и счетчика 13 результата. Каждыйтакт измерительного цикла устройст 5вв начинается с появления импульса"Сброс" нв выходе 35 схемы 12 управ,ления, устанавливающего счетчик 4базы времени в исходное состояние,В первом такте измерительного цикла происходит подсчет количества импульсов от датчика 2 давления эа время, код которого иэ первичного преобразователя 1 по каналу 1 О связи записывается н регистр 17, Ключ 21 замкнут, ключи 22 и 23 разомкнуты, Поокончании времени измерения давлениявыходной сигнал схемы 18 сравнениячерез коммутатор 48 схемы 12 управления вызывает на выходе эадатчика47 временных интервалон сигнал, размыкающий ключ 21,Во втором такте производится линеариэация передаточной функциитракта. Для этого на выходах 30 и 2532 схемы 12 управления формируютсясигналы, замыкающие ключи 21 и 23, врезультате чего нв вход счетчика 13результата поступают импульсы с выхода преобразователя 20 код-частота,частота которых соответствует коду,занесенному в регистр 17 кодовойпосыпкой второго такта, При совпадении состояний счетчика 15 линеариэации и счетчика 13 результата срабатывает схема 19 сравнения, в результате чего ключи 21 и 23 размыкаются.В третьем такте кодовая посылкапредустановки заносится в регистр 17Ключ 22 замыкается, и на вход счетчи 40ка 14 базы времени поступает опорнаячастота с выхода генератора 16 дотех пор, пока не срабатывает схема 18сравнения, В результате, в счетчик 13занесено число предустановки, 45В четвертом такте н счетчике 13 фезультата производится подсчет числаимпульсов от датчика 3 температуры,за время, код которого заносится в регистр 17, В начале первого такта очередного измерительного цикла результат измерения переносится в регистр24,Таким образом, н предлагаемом устройстве для измерения давления произ 55водится устранение температурной погрешности датчика давления и погрешностей, вызванных нелинейностью частотной характеристики датчиков давления и разбросом их параметрон, Уст" ройство также обладает более широкими функциональными возможностями за счет обеспечения взаимозаменяемости первичных преобразователей,Формула изобретенияУстройство для измерения давления, состоящее из соединенных с помощью кабеля связи первичного преобразоввтеля, содержащего датчик давления, и и вторичного измерительного устройства, содержащего ключи, схему управления, генератор опорной частоты.и счетчик результата, о т л и ч в ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности измерений, в нем перничный преобразователь снабжен датчиком температуры, генератором опорной частоты, смесителем, формирователем, постоянным запоминающим устройством, коммутатором и делителем частоты, причем к входам смесителя подключены выходы датчика температуры и генератора опорной частоты, выход смесителя через формирователь подключен к первому входу коммутатора, к второму и третьему входам которого подключены выходы датчика давления и постоянного запоминающего устройства, выход генератора опорной частоты подключен к входу делителя частоты, выходы младших разрядов которого подключены к адресным входам постоянного запоминающего устройства, а выходы старших разрядов подключены к адресным входам коммутатора, выход которого через кабель связи подключен к входу вторичного измерительного устройства, которое снабжено счетчиком базы времени, двумя схемами сравнения, регистром, преобразователем код-частота, счетчиком линеариэации и индикаторным регистром, причем вход вторичного измерительного устройства подключен к первому входу схемы управления, к информационному входу регистра и через первый ключ к входу счетчика, результата, выход генератора опорной частоты подключен к входам счетчика базы времени, преобразователя кодчастота н через второй ключ к входу счетчика результата, выходы счетчика базы времени подключены к первым входам первой схемы сравнения, к вторым входам которой, а также квходам преобразователя код-частота подключены выходы регистра, выход преобразователя код-частота через третий ключ подключен к входу счетчика линеаризации, выходы которого подключены к первым входам второй схемы сравнения, к вторым входам которой, а также к входам индикаторного регистра подключены выходы счетчика результата, первый, второй и третий выходы схемы управления подключены соответственно к управляющим входам первого, второго и третьего ключей, четвертый выход устройства управления подключен к входам установки вО счетчика р е з ул ь та т а, с ч е тчик а линеаризании, преобразователя код-частота, а также к входу "Перенос" индикаторного регистра, пятый выход устройства управления подключен к входуустановки в "О" счетчика базы времени, шестой выход устройства управления подключен к тактовому входу регистра, к второму и третьему входамустройства управления подключены соответственно выходы второй и первойсхем сравнения, к четвертому входусхемы управления подключен выход одного из младших разрядов счетчика базы времени, а к пятому входу схемыуправления подключен выход последнегоразряда регистра,1525503 Составитель И,Сумцоведактор И,Касарда Техред А,Кравчук рректор О,Кравцо л 789 Подписное комитета поМосква, Жчьскиц комбинат Патент , г. Ужгород, у Гаг арина, 10 Производ .твенно-изд Заказ 7212/35 Тир ВНИИПИ Государственного 113035, обретениям и открытиям при 1 КПТ ССГРаушская наб., д, 4/5