Устройство для градуировки измерительных преобразователей давления

65 Изобретение относится к приборостроению, в частности к устройствамдля градуировки измерительныхпреобразователей давления (ИПД) .Известно. устройство для динамической градуировки НДП, содержащееприводной электродвигатель, кинематически связанный с элементом генерации колебаний, выполненыым в видекруглой заслонки с осью вращения,расположенной вдоль ее диаметра и 10установленной в трубопроводе подиаметру его поперечного сечения 13.Однако это устройство не обеспечивает высокой точности определениядинамических характеристик ИПД. 15Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигае."мому эффекту является устройство дляградуировки, содержащее задающийгенератор, соединенный с формирователем меток времени и через усилитель - с излучателем, размещеннымв рабочей камере с поверяемым и образцовым измерительными преобразователями, два канала измерения сосредствами преобразования выходныхсигналов поверяемого и образцовогоизмерительных преобразователей, цифровой преобразователь декартовыхкоординат в полярные,к выходу которого подключены блок деления, сум- З 0 матор, и программирующее устройство,выход которого связан с задающимгенератором, преобразователем декартовых координат в полярные, блоком деления и сумматором 21. 35При испытании и метрологической аттестации ИПЛ с частотно-импульс"ным представлением выходной информации (например, струнных датчиков давления) и при наличии образцово го ИПД также с частотно-импульсной Формой представления инФормации прототип имеет следующий недостаток. Для преобразования мгновенных значений информативного параметра выход-ного сигнала атгестуемого датчика5(частоты) в цифровую Форму в качестве аналого-цифрового преобразо- вателя .приходится использовать цифровой периодомер, так как другие методы измерения мгновенной частоты50 не дают необходимого быстродействия ,и не обеспечивают синхронности изме. рения. Последнее снижает точность определения динамических характеристик ИПД, так как измерение периода (при циФровом преобразовании мгновенных значений частотных выходных сигналов аттестуемого и образцового ИПД) может начаться не мгновенно по сигналу с блока синхронизации, а с существенной временной задержкой до прихода очередного импульса выходной частоты того или иного ИПД, Эта временная задержка может изменяться случайным образом в диапазоне от нуля до одного периода выходных сигналов ИПД и,кроме того, зависит от значений этих сигналов, т.е. от чувствительности аттестуемого и образцового ИПД. Результат цифрового измерения периода получается только в конце следующего периода (второго периода с учетом максимальной задержки в один период), а значение мгновенной частоты, определенное по текущему измеренному периоду, соответствует моменту времени, совпадающему с серединой второго периода, Неопределенность моментов, к которым следует отнести полученные результаты измерения мгновенных частот аттестуемого и образцового ИПД по текущим периодам, зависимость этих моментов от чувствиельности того или иного ИПД снижают точность определения динамических характеристик ИПД иэза нарушения синхронности измерений,Кроме того, поскольку :быстродействующие образцовые ИПД имеют аналоговый выходной сигнал, обработку сигналов аттестуемого и образцового ИПД приходится выполнять разными средствами.То же происходит и при обработке выходных сигналов аналоговых аттестуемого и образцового ИПД, как это производится в прототипе. В этом случае точность определения динамических характеристик существенно снижается из-за значительного апертурного времени (минимального времени преобразования) аналого-цифровых преобразователей, которое также в обоих каналах измерения неопределенно и зависит от значений выходных сигналов ИПД, т.е. от чувствительности аттестуемого и образцового ИПД. Все это затрудняет получение достоверных результатов при определении динамических характеристик ИПД с с различной Формой представления выходной информации.Цель изобретения - повышение точности определения динамических характеристик ИПД.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для градуировки измерительных преобразователей давления, содержащее задающий генератор, соединенный с формирователем меток времени и через усилитель - с излучателем, размещенным в рабочей камере с поверяемым и образцовым измерительными преобразователями,два канала измерения со средствами преобразования выходных сигналов поверяемого и образцового измерительных преобразователей,цифровой преобразователь декартовых координат в полярные, к выходу которого подключены блок делення, сумматор, и программирующее устройство, выход которого связан с задающимгенератором, преобразователем декартовых координат в полярные, блоком деления и сумматором, введены счетчик импульсов с дешифратором с четырь. мя выходами, подключенный к выходу формирователя меток времени и связан ный с программирующим устройством, а средства преобразования выходного сигнала поверяемого и образцового измерительных преобразователей давления выполнены в виде четырех двух О входовых элементов И и двух реверсивных счетчиков, причем первые входы всех четырех элементов И, входящие в состав средства преобразования выходного сигнала поверяемого пре образователя давления, подключены к его выходу, первые входы всех четырех двухвходовых элементов И, входящих в состав средства преобразования выходного сигнала образцового преобразователя давления, подключены к выходу образцового преобразователя давления, а вторые входы элементов И средства преобразования выходного сигнала поверяемого преобразователя давления попарно объединены с вторыми входами элементов И средства преобразования давления, и каждая пара соединена с одним из четырех выходов дешифратора счетчика импульсов, при этом в каждом из ЗО средств преобразования выходного сигнала выход каждого элемента И соединен с одним из входов соответствующего реверсивного счетчика, а кодовые выходы счетчиков подклю- .35 чены к цифровому преобразователю декартовых координат в полярные.На фиг.1 и 2 дана блок-схема устройства; на фиг.З и 4 - то же, в случае использования датчиков с 4 О аналоговыми выходными сигналами; на фиг.5 - одна иэ возможных систем весовых функций, реализуемая счетчиком импульсов с дешифратором; а на фиг.б - процесс накопления данных 45 в соответствии с алгоритмом работы устройства.Устройство содержит задающий генератор 1, формирователь 2 меток времени внутри периода испытательного сигнала, источник испытательного сигнала 3, например, излучатель 4 с усилителем мощности 5 на входе, размещенный в камере давления б, аттестуемый. ИПД 7, образцовый ИПД 8, программирующее устройство 9, 55 цифровой преобразователь 10 декартовых координат в полярные, блок деления 11; сумматор 12, блоки логического умножения 13,14, счетчик 15 импульсов с дешифратором, форми- рующий весовые функции, блоки реверс сивных счетчиков. 16,17, включающие по два реверсивных счетчика, логические элементы И 18-25, реверсивные счетчики импульсов 26-29, преобразователи напряжение-частота 30 и 31. 65 Устройство для градуировки измери" гельных преобразователей давления работает следующим образом.Программирующее устройство 9 устанавливает частоту задающего генератора 1, соответствующую первой точке частотного диапазона, в котором определяется АЧХ и ФЧХ (фиг.1) . Задающий генератор 1 синхронизирует формирователь 2 меток времени (вспомогательный генератор или умножитель частоты) и одновременно приводит в действие источник 3 испытательного сигнала, например, с помощью излучателя 4, подключенного к задающему генератору 1 через усилитель мощности 5, создает гармонически изменяющееся давление в камере б, Воспроизводимое в камере 6 поле давления источника 3 одновременно воздействует на аттестуемый частотный ИПД 7 и образцовый частотный ИПД 8, В отличие от прототипа выходные частотно- импульсные сигналы этих преобразователей в первом и втором каналах измерения поступают на блоки логического умножения 13 и 14 (фиг.1), на которые подается одна и та же система весовых функций, формируемая счетчиком импульсов с дешифратором 15, Каждый блок логического умножения состоит из четырех элементов И (фиг.2), блок 13 канала измерения из элементов И 18-21, а блок 14 канала измерения - из элементов И 22 " 25, причем первые входы элементовИ 18-21 соединены с выходом ИПД 7, первые входы элементов И 22-25 с выходом ИПД 8, вторые объединенные попарно входы элементов И 18,22 соединены с первым выходом дешифратора счетчика 15 импульсов с дешифратором (сигнал о ), вторые входы элементов 19,23 - с вторым выходом дешифратора блока 15 (сигнал Ь ),вторые входы элементов И 20,24 - с третьим выходом дешифратора блока 15 (сигнал с ), вторые входы элементов И 24,25 - с четвертым выходом дешифратора блока 15 (сигнал д )Формы и временные сдвиги сигналов ц, Ь,с, д на выходе дешифратора блока 15, а также эквивалентные весовые Функции Щ и а , формируемые с помощью меток времени, показаны на фиг.5.В процессе накопления данных каждый логический элемент И в блоках логического умножения 13 и 14 пропускает импульсы с выходов ИПД 7 и 8 на соответствующие входы реверсивных счетчиков 26, 27 в блоке 16 канала измерения 28 и 29, в блоке 17 канала измерения в течение тех интервалов . времени, когда на втором входе этого элемента действует логическая единица. Расположение этих интервалов по отношению к сигналамИПД не меняеется в течение всего времени накопления (на какой-либо из частот испытательного сигнала) .В результате каждый иэ реверсивных счетчиков в течение заданного числа периодов испытательного сигнала на капливает число импульсов, пропорциональное сумме заштрихованных на соответствующей кривой фиг.б площадей с учетом указанных на каждой заштрихованной площади знаков, т,е. интегралу произведения частоты на весовую функцию.Если кривые выходной частоты ИПД 7 и 8 содержат, помимо основной гармоники, только те высшие гармони ки, которые отсутствуют в весовых функциях, а именно с номерами четными и кратными трем, то число им- ПУЛЬСОВ М д 1 р М 1 р М г р М ег Вс рВ версивных счетчиках 2 бв определенном (одном и том же) масштабе соответствуют коэффициентам А , В, А , Вг разложения кривых выходных гчастот ИПД 7 и 8 в ряды Фурье.Поэтому из вычислительных операций прототипа в данном устройстве остается выполнить определениеамплитд Мс Мд +М 8 МсМ + Мд 8130ЩМ 2начальных фаз-, , 9 =агс 1 -МА 1 г МАга также вычисление отношения ампли-. туд М/ Мсг и разности9- Чг, 35которые представляют ординаты искомых амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик аттестуемого ИПД. Первые операции по определению й; и У, (где )= 1,2) соответст вуют алгоритму работы преобразователя декартовых координат в полярные 10 и определяются им последовательно во времени под управлением программирующего устройства 9, Орди ната АЧХ, равная отношению амплитуд Мс 1 / Мсг . определяется цифровым делительным устройством 11, а ордината ФЧХ, равная разности фаз , - М , вычисляется сумматором 12. Делительное устройство 11 и сумматор 12 управляются программирующим устройством 9. После выполнения перечисленных операций сигналами с выхода программирующего устройства 9 изменяется частота испытательного сигнала задающего генератора 1, и находится следующяя точка АЧХ и ФЧХ и т.д. по всем точкам частотного диапазона в котором определяются данные характеристики. бОВ случае, когда испытуемый ИПД имеет частотно-импульсную форму представления выходной информации (как,например, струнный датчик давления),а образцовый ИПД имеет непрерывныйвыходной сигнал (как,например, пьезоэлектрический датчик давления),выходной сигнал аналогового образцового ИПД можно преобразовать в частотно-импульсную форму с помощьюдополнительно введенного в устройство быстродействующего (например, интегрирующего) преобразователя напряжение-частота 30(фиг.3) .В том случае, когда оба ИПД являются аналоговыми, необходимо выполнить преобразование в частотноимпульсную форму выходных сигналовобоих ИПД с помощью преобразователей напряжение-частота 30 и 31(фиг.4),Устройство позволяет существенноповысить точность экспериментальногоопределения динамических характеристик ИПД. Это объясняется тем, чтоэлементы И срабатывают практическимгновенно по сигналам с выходов дешифратора счетчика импульсов, формирующего весовые фракции, в то времякак аналого-цифровые преобразователивсегда имеют значительное апертурноевремя (минимальное время преобразования), которое к тому же зависитот преобразуемого напряжения, Крометого, в предлагаемом устройстве обрабатывается информация не об отдельных точках на кривых сигналов, какв прототипе, а о площадях, что существенно снижает влияние шумов ипомех, в том числе уменьшает влияние случайных возмущений воспроизводимого давления в камере устройства. В предлагаемом устройствевыходные сигналы аттестуемого иобразцового ИПД умножаются на однуи ту же систему весовых функций,и приэтом не требуется точной фазировки весовых функций по отношениюк испытательному сигналу или выходному сигналу испытуемого КПД, и,таким образом, погрешности формирования весовых функций практическине сказываются на результатах определения динамических характеристикИПД, Одновременно достигается существенное упрощение устройства. Впредлагаемом устройстве по сравнению с прототипом значительно упрощены вычислительные операции(поскольку не требуется производитьоперации накопления данных и определения коэффициентов рядов фурьекак в прототипе, эти операции в предлагаемом устройстве выполняются безвведения специальных узлов), всвязи с чем отсутатвуют такие узлыкак усредняющие и множительные устройства на их входах, а также существенно разгружавтся память программирующего устройства,1137366 ставитель О.СаФон Подписи комитета СССР и открытий ауыская набказ 10513/31 Тираж 898 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035; Москва, Ж, Р