Газовый пульсатор для динамической градуировки датчиков давления

1 А 2 СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 119) (И) 150 4 С 01 1. 27/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ к датоЕСиоМУ саиДетельСтву(56) Авторское свидетельство СССРУ 1216689, кл. С 01 Ь 27/00, 1986.(54) ГАЗОВЫЙ ПУЛЬСАТОР ДЛЯ ДИНАИИЧЕСКОЙ ГРАДУИРОВКИ ДАТЧИКОВ ДАВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к измерительной и испытательной технике и может быть использовано в многоканальных системах измерения пульсирующихдавлений для контроля динамическихсвойств измерительных каналов переменного давления. Целью изобретенияявляется повышение надежности, уменьшение погрешности и автоматизацияградуировки. В камере 11 сопла 7 дискового прерывателя 10 установлены контрольный 13 и градуируемый 12датчики давления. Прерыватель 10снабжен также разгонным соплом 8. Камеры обоих сопел через управляемыередукторы 3 и 4 соединены с источником 9 сжатого газа. Устройство снаб.жено также блоком 1 задания параметров блоком 2 управления и датчикомчастоты вращения дискового прерывателя 10, выход которого, как и выходконтрольного датчика 13, подключен кблоку 2 управления, входы редукторов3 и 4 также подключены к блоку 2 управления. К этому же блоку подключенблок 1 задания параметров. Устройствообеспечивает наперед заданную точность Аормирования испытательного сигнала по амплитуде и частоте, надежныйзапуск дискового прерывателя и автоматический выход на рабочий режим.12 ил.1413461 овый прерыватель части 15 (внутреннем крае) сопла 7,Блок 2 управления содержит блок 16установления (стабилизации, регулироФмвания) амплитуды (Р) переменного дав"ения (пульсаций давления), блок 17установления (стабилизации, регулирования) частоты Г испьггательного сигнаа - пульсаций давления, связь 18 межу блоками 16 и 17 (в простейшем алуае отсутствует), Р, Г - текущиезначения амплитуды и частоты переменного давления в момент времени С, посупающие в блок 2 управления соответтвенно от контрольного датчика 13 пееменного давления и индукционногоатчика 14 частоты вращения диска 1 О,лдР+АГ - допустимые границы измененияи Е относительно устанавливаемого,(задаваемого) режима Р, Йу Рст- екущее значение статического давлеия, поступающее в блок 2 контрольногоатчика 13 статического давления (прииспытаниях датчиков 12 пульсаций давения типа ЛХ, ЛХи др.) илитекущее значение статической состав"ляющей переменного (статико-динамического) давления Р ь(С) = Рст +Ргде Р, (Г)= МРг (С) , М - символоперации определения математическогоожидания (при испьгганиях датчиков 12статико-динамического давления типаДИ, )ЩИ, Вт 213 и др.), Р, - задаваемые (устанавливаемые)4значения статического давления редукорами 3 и 4 соответственно; + дРВ Р фг- сигналы рассогласования (поравки на заданные статические давлеия, вносимые при регулировании и усановлении заданного режима работы),При испьгганиях датчиков пульсацийавления (например, пьезоэлектрическихипа ЛХ, ЛХи др.) в блок 2онтрольный сигнал может подаватьсят одного контрольного датчика 13 стаико-динамического давления типат 951 (совмещенный пьезо-и тензодатик, фиг,5) либо от двух контрольныхатчиков пульсаций давления и статиеского медленно меняюшегося давления(потенциометрического вибрационноастотного и др, типов, фиг.6), либот контрольных датчиков 13 (фиг.7).а фиг,8 приведен пример подачи влок 2 контрольного сигнала давленияот датчика 13 при испьгганиях аналогичных датчиков статико-динамическогодавления типа ДЛИ, ДЦИ(индукп б Индукционныйщения установле ты врай дистчик 14 часа охватывающи Изобретение относится к измери- к тельной и испытательной технике, может быть использовано в многоканальных системах измерения пульсирующих дав ,лений для контроля динамических свойств измерительных каналов пере- л менного давления и является дополнительным к а вт . с в, В 1216689.Целью изобретения является повыше л ние надежности и уменьшение погреш- д ности формирования испьггательных сиг- ч налов, расширение диапазона генерируемых пульсаций давления и автоматиза ция проведения эксперимента по дина. 15 т мическим испытаниям датчиковсНа фиг.1 представлена схема предло- Р женного устройства; на фиг.2 - сечение д А-А на фиг,1; на фиг.3 - сечение Б-Б, + на фиг.1, на фиг,4 - функциональные 20 Р связи блока управления, на фиг,5-7 - варианты подачи в блок управленият контрольного сигнала давления при испьгганиях датчиков пульсаций давления д на фиг,8 - вариант подачи контрольного сигнала от датчика статико-динамического давления на фиг.9 и 10 - схемы выполнения блоков установления амплитуды и частоты соответственно".,на фиг. 11 и 12 - примеры регулирования 30 испытательного сигнала с помощью субблоков согласно фиг.9 и 10.Устройство содержит блок 1 задания араметров испытательного сигнала, лок 2 управления редукторами 3, 4Р основного 5 и дополнительного 6 трубопроводов, соединяющих основное 7 и дополнительное 8 сопла с источником+ 9 сжатого газа (источником статического давления газа), дисковый прерыватель 10 потока газа с чередующимися .равномерно распределенными по его цилиндрической поверхности выступами и пазами одинаковой длины 1 = 1 П, рабочую камеру 11 с установленными на ней 15 испьггуемыми 12 и контрольными 13 дат- о чиками давления, индукционный датчик 14 частоты (скорости) вращения дискового прерывателя. Элементы 5-8 и 10-14 ч располагаются в боксе испытательного стенда, где. установлен объект измере- ч ний, т.е, непосредственно во взрывоопасном помещении. Остальные элементы вынесены за пределы бокса, электрические схемы подачи входных и выходныхН сигналов имеют цепи искрозащиты.14134тивные), Вт 206, Вт 212, Вт 213ЛХ(тензометрические) . При вариантах согласно фиг.5, 6 и 7 входнойблок 19 нормализации сигнала контрольного датчика блока 2 содержит схемы5разделения сигнала Ря(С) на медленноменяющуюся Р (С) и быстро меняющуюся Р составляющие. При использовании в качестве контрольных датчиков 10индуктивных датчиков типа ДДИ,ДДИтакие операции, осуществляютсявторичной аппаратурой типа ИВП,Блок 16 может содержать входные. блоки 19 нормализации сигналов контрольных датчиков переменного и статического давления (которые могутвключать также и цепи искрозащиты),предназначенные для согласования. масштабов текущих Р , Р(с) сигна лов и их установочных значений РмЬРу, Р на режиме, блок 20 порого-.вого койтроля амплитуды переменного,давления, срабатывающего при выходеГ Дфдавления за диапазон Р + ЬР, блок 2521 сравнения сигналов Р(с) и Р,блок 22 триггеров, блок 23 генераторов линейно изменяющегося напряжения,блок 24 элементов ИЛИ, усилитель 25мощности с выходными цепями искрозащиты (при использовании электрического управления редукторами).Блок 17, в частности, может содержать входной блок 26 нормализациисигнала датчика 14 с цепями искрозащиты, осуществляющий масштабированиесигнала Я датчика 14 относительнозадаваемого уровня 2 блок 27 порогового контроля частоты; блок 28сравнения текущей частоты Й(С) и устанавливаемой частоты Г, на режиме;блок 29 триггеров, блок 30 генераторов линейно изменяющегося напряжения:блок 31 элементов ИЛИ, усилитель 32мощности с выходными цепями искрозащи ты.Устройство работает следующим образом.В блоке 1 с помощью соответствующих переключателей (тумблеров, кнопок)устанавливается исходный режим работыустройства (Ь Р, Ь, Р с, , Р ,), задаются исходные параметры испытательного сигнала Р, Г у. Сигналы о значередаются из блока 1 в том или ином .,виде в блок 2 управления, где при необходимости масштабируются, т,е. преобразуются, нормализуются к виду,удобному для проведения операций сравнения, или усиливаются (сигналы о Рст.уи Рс ) для подачи на управляющие входы редукторов 3 и 4. В соответствиис сигналами Б у (Р ст, у и у(Рс)редуктора 3 и 4 устанавливаются висходное состояние, определяющее заданные уровни статического давленияР., , Рсоответственно в трубопроФводах 5 и 6 и соплах 7,8,В произвольный фиксированный моментдисковый прерыватель можетбыть расположен относительно основного и дополнительного сопел в одном изиз трех состояний. При полном иличастичном охвате основным соплом паза прерывателя дисковый прерывательприводится во вращение газом, истекающим из основного сопла при наличиив трубопроводе 5 статического давле 5ния Р т. При полном охвате основнымсоплом выступа прерывателя последнийне может быть приведен во вращениестатическим давлением Р. Однакозрасположение дополнительного сопла относительно основного сопла и прерывателя таково, что дополнительное сопло всегда полностью охватывает пазпрерывателя, когда основное сопло ох"ватывает полностью выступ прерывате"ля. Поэтому в этомкритическом случаепрерыватель приводится во вращениестатическим давлением Г г у, т,е. газом, истекающим из дополнительногосопла 8. Это создает необходимые и.достаточные условия для запуска в на.чальный момент = дискового прерывателя вне зависимости от его расположения относительно основного сопла,так как диск приводится во вращениедвумя потоками газа, истекающими изсопел 7 и 8 в противофазе.Таким образом, обеспечивается повышение надежности запуска устройствав момент С=Со и его автоматизация,так как отсутствует необходимость вручной "раскрутке" дискового прерывателя перед началом работы или переходе с режима на режим, При этом подрежимом подразумевается стабильноевыполнение в течение определенноговремени условий Ру,При вращении дисковый прерывательмодулирует поток газа, вытекающий изосновного сопла 7, создавая в рабочейкамере 11 пульсаций давления амплил 3тудой (глубиной) Р(Г) до 507. от Ри частотой Е(С) . Если по истечениизаданного интервала времени Т текущие значения Р(с)=Р(С, +Т) и Г=Е(йс+Т) в момент 1:=+Т отличаются от задаваемых, те, не выполняются условия:5Р- АР (Р ( Рз + дРЕ +дЕ (й(с) (Е + дЕ, (2)то с помощью редукторов 3,4 и блока2 управления устанавливаются требуемые значения Р, Г)амплитуды и частоты испытательного сигнала.Закон регулирования в данном устройстве основан на использовании блоком 2 управления (фиг.1) осредненныхэкспериментальных зависимостейР(Р ,Г), априори, определенных дляданного устройства с конкретными конструктивными параметрами, При этомосреднение проводится по множеству 20экспериментально снятых характеристикР(Р ; Е) при различных параметрахокружающей среды (температура,влажность, загазованность и т.д.).Опыт работь с макетом предложенного устройства показал, что при определенных условиях (конструктивных)параметрах устройства возможно раздельное регулирование амплитуды ичастоты формируемого испытательногосигнала (т.е, использование блока 2управления без жесткой связи субблоков 16 и 17). Примеры такого регулирования и выполнения блока 2 приведены на фиг.9 и 10. При отличии сигнал ф 35ла датчика 13 Р(С) от Р, т,е. приневыполнечии условия (1), блоки 20и 21 выдают сигналы, устанавливающиетриггеры Т,1 и Т 2 блока 22 в состояния характериз ующиеся выходнымисигналами 1У. (фиг,11), т.е.Тустанавливается в "единичное"состояние при Р) ) Р у+ ЛР, а Т 2 при Г ( Р -ЛР, при выполнении ус ловия (1) оба триггера блока 22 находятся внулевомн состоянии, КогдаТ 1 нахоцится в "единичном" состоянии, он управляет первым генераторомлинейного напряжения блока 23 такимобразом, что его выходное напряжение50пропорционально увеличивается, чтоприводит к увеличению выходного напря.жения усилителя 25, т.е. выходногонапряжения блока 16 и соответственнок изменению Р с, в соответствии с за 3коном Р (Р ) и Р (Ц).При этомвыходное напряжение ГЛИН изменяется,начиная от величины У, определяющейфактическое значение статического: давления в рабочей камере 11, т,е, , от величины Ц=ЗГР (С) =ПР (С + +Т)3, когда Т 2 блока 22 находится1в единичном состоянии, он управляет генератором линейно спадающего напряжения (ГЛИН 2), что приводит к уменьшению выходного напряжения усилителя 25 (выходного напряжения блока 16) и соответственно изменению Р з вз/ 3сг ст.у (П) .Аналогично проводится установление требуемой частоты (Г) с помощью субблока 17 блока 2 устройства (фиг.2). Причем в данном устройстве возможно двукратное изменение частоты генерируемых пульсаций давления при заданном статическом давлении Рст УТаким образом, устройство выходит на заданный режим работы через время о+Т + , где С- время установления параметров Р и Гиспытательного сигнала. Поддерживая некоторое время данные параметры пульсаций давления в рабочей камере 11, записывают сигналы датчиков 12 и 13 на регистраторы и изменяют затем режим работы устройства путем задания новых параметров испытательного сигнала в блоке 1.Регулирование уровня пульсаций давления Р и частоты пульсаций Г (т,е, использование элементов 3,4,5, 8,2), а также применение дополнительного сопла 8 с элементами 4,6 позволяет при прочих равных условиях значительно (в 1,5-3 раза) расширить (по сравнению с прототипом) диапазон формирования испытательного сигналагм с требуемыми параметрами (Р, 2 у), т.е, расширить диапазон по Р и Г, при котором одновременно выполняются условия для Р и Гу по (1) и (2). С другой стороны, очевидно, что для фиксированного диапазона изменения параметров генерируемых пульсаций;Мдавления (Р, Г) данное устройство позволяет (в сравнении с прототипом) за счет элементов регулирования (1, 2,3,4,6,8) существенно (до 10-157) снизить погрешность формирования испытательного сигнала и в той же мере погрешность измерения переменного давления с помощью испытуемыхдатчиков 12.Формула изобретенияГазовый пульсатор для динамической градуировки датчиков давления по авт,св. Р 1216689, о т л и ч а ю 1413461щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, уменьюения погрешности и автоматизации градуировки, он снабжен датчиком частоты вращения диска, блоком задания параметров ис 5 пытательного сигнала, блоком управления, двумя редукторами давления и; разгонным соплом, причем основное и разгонное сопла соединены трубопрово дами соответственно через первый и второй редукторы давления с источником сжатого газа, а блок управлениясодержит два канала обработки сигналов, каждый из которых включает последовательно соединенные блок нормализации входных сигналов, блок порогового контроля сигнала, блок триггеров, блок генераторов линейно изме-. няющегося напряжения, блок элементов ИЛИ и усилитель мощности, причем между блоком нормализации входных сигналов и блоком триггеров параллельноблоку порогового контроля амплитудывключен блок сравнения сигналов, причем в первом канале выход блока нормализации дополнительно связан свходом блока генераторов линейно изменяющегося напряжения, при этом управляющий вход первого редуктора давления подключен к выходу усилителямощности первого канала, к входу блока нормализации которого подключенытри выхода сигнала амплитуды давленияблока задания параметров и контрольный датчик переменного давления, ауправляющий вход второго редукторадавления подключен к выходу усилителямощности второго канала, к входу блока нормализации которого подключеныдва выхода сигнала частоты блока задания параметров и датчик частотывращения диска,1413461 Составитель А. СоколовскийТехред М.Ходанич Корректор актор М. Келемеш мане 73 43 Зака водственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектн Тираж 847 ВНИИПИ Государстве по делам иэобре 33035, Москва, Ж"35, иного ко тений и Раушска Подписноеитета СССРткрытийнаб., д. 4/5