RU2007730C1 - Spark energy meter - Google Patents
Spark energy meter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2007730C1 RU2007730C1 SU5013503A RU2007730C1 RU 2007730 C1 RU2007730 C1 RU 2007730C1 SU 5013503 A SU5013503 A SU 5013503A RU 2007730 C1 RU2007730 C1 RU 2007730C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spark
- input
- output
- energy
- integrator
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Spark Plugs (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к устройствам измерения энергии быстропротекающих импульсных процессов, и может быть использовано для определения отношения энергии разрядных импульсов, возникающих, например, в свечах зажигания, к энергии емкостного накопителя, вызывающего разрядные импульсы. The invention relates to electrical engineering, in particular to devices for measuring the energy of fast-flowing pulse processes, and can be used to determine the ratio of the energy of discharge pulses that occur, for example, in spark plugs, to the energy of a capacitive storage device that causes discharge pulses.
Известны измерители энергии, основанные на методе перемножения мгновенных значений тока и напряжения с последующим интегрированием. Known energy meters based on the method of multiplying the instantaneous values of current and voltage with subsequent integration.
Недостатками данных измерителей является ограниченность их применения и невысокая точность измерений, обусловленная применением двух измерительных преобразователей - тока и напряжения. По функциональным возможностям эти измерители неприменимы для измерения энергии импульсных разрядов, например, в свечах при разряде предварительно заряженного конденсатора через коммутирующий разрядник. The disadvantages of these meters are the limited application and low measurement accuracy due to the use of two measuring transducers - current and voltage. In terms of functionality, these meters are not suitable for measuring the energy of pulsed discharges, for example, in candles during the discharge of a pre-charged capacitor through a switching spark gap.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому, выбранному за прототип, является измеритель энергии искры, содержащий перемножитель сигналов, входы которого подключены к выходам измерительных преобразователей напряжения и тока, а выходы через интегратор соединены с индикатором. The closest in technical essence to the claimed one, selected for the prototype, is a spark energy meter containing a signal multiplier, the inputs of which are connected to the outputs of the voltage and current transducers, and the outputs are connected to an indicator through an integrator.
Недостатком данного измерителя является невысокая точность измерения, а также сравнительно узкие функциональные возможности. Низкая точность измерения обуславливается, во-первых, наличием измерительного преобразователя напряжения, в качестве которого при регистрации падения напряжения в искре используются делители напряжения, обладающие значительной погрешностью, во-вторых, тем, что во время отсутствия искрового разряда измерительная цепь не отключается, и в результате измеряется энергия, выделяющаяся в искровом промежутке до начала искрового разряда. Это имеет место, например, в полупроводниковых свечах зажигания, в которых до образования искрового разряда через свечу протекают токи так называемой подготовительной стадии разряда и выделяется значительная энергия. Причиной ограничения функциональных возможностей является также наличие измерительного преобразователя напряжения - делителя напряжения, имеющего более узкий рабочий диапазон частот по сравнению с измерительным преобразователем тока, например трансформатором тока. Причем измерительный преобразователь - делитель напряжения при измерении энергии искры должен подключаться к электродам свечи непосредственно по рабочему торцу свечи, т. е. в непосредственной близости от искрового разряда. При подключении делителя напряжения к высоковольтному вводу свечи измеряется падение напряжения не только в искре, но и на электродах, при этом из-за распределения индуктивности и емкости электродов искажается форма кривой падения напряжения и вносятся большие погрешности в измерения. Это обстоятельство не позволяет применять измеритель энергии для регистрации энергии искрового разряда в свече, установленной на двигателе летательного аппарата, так как, во-первых, подключение входного кабеля делителя напряжения к рабочему торцу свечи осуществить практически невозможно, не нарушая целостности отдельных узлов двигателя, во-вторых, даже если это удается осуществить, входной кабель делителя при подключении его к рабочему торцу свечи искажает аэродинамические процессы в камере сгорания в месте расположения свечи. The disadvantage of this meter is the low accuracy of the measurement, as well as the relatively narrow functionality. Low measurement accuracy is caused, firstly, by the presence of a voltage measuring transducer, which, when registering a voltage drop in the spark, voltage dividers are used, which have a significant error, and secondly, that the measurement circuit does not turn off during the absence of a spark discharge, and As a result, the energy released in the spark gap before the start of the spark discharge is measured. This is the case, for example, in semiconductor spark plugs, in which currents of the so-called preparatory stage of the discharge flow through the spark plug prior to the formation of a spark discharge and significant energy is released. The reason for the limited functionality is also the presence of a voltage measuring transducer - a voltage divider having a narrower operating frequency range compared to a current measuring transducer, for example a current transformer. Moreover, the measuring transducer - voltage divider when measuring the energy of the spark should be connected to the electrodes of the candle directly at the working end of the candle, i.e., in the immediate vicinity of the spark discharge. When the voltage divider is connected to the high-voltage input of the plug, the voltage drop is measured not only in the spark, but also on the electrodes, while due to the distribution of the inductance and capacitance of the electrodes, the shape of the voltage drop curve is distorted and large measurement errors are introduced. This circumstance does not allow the use of an energy meter to record the energy of a spark discharge in a candle mounted on an aircraft engine, since, firstly, it is practically impossible to connect the input cable of the voltage divider to the working end of the candle without violating the integrity of individual engine components, second, even if this can be done, the input cable of the divider, when connected to the working end of the candle, distorts the aerodynamic processes in the combustion chamber at the location of the candle.
Цель изобретения - расширение функциональных возможностей измерителя и повышение точности преобразования входных сигналов. The purpose of the invention is the expansion of the functionality of the meter and improving the accuracy of conversion of input signals.
Это достигается тем, что в измеритель энергии искры, содержащей измерительный преобразователь тока, квадратор, интегратор и индикатор, введены квадратор сигналов, блок калибровки измерителя, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), дискриминатор уровня, два формирователя импульсов, блок обнуления, причем вывод измерительного преобразователя тока соединен с входами квадратора сигналов, вывод которого подключен к входу интегратора, выход интегратора соединен с блоком калибровки измерителя, который своим выходом соединен с входом АЦП, выход АЦП подключен к индикатору, выполненному в виде блока цифровой индикации, вход дискриминатора уровня подсоединен к выходу измерительного преобразователя тока, а выход дискриминатора уровня подсоединен к соответствующим входам первого и второго формирователей импульсов, выход первого формирователя импульса подключен к управляющему входу блока обнуления, включенного в цепь сброса интегратора, выход второго формирователя импульса подключен к управляющему входу АЦП. This is achieved by the fact that a signal quadrator, a meter calibration unit, an analog-to-digital converter (ADC), a level discriminator, two pulse shapers, a zeroing unit, and a measurement output are introduced into the spark energy meter containing a current transducer, a quadrator, an integrator and an indicator. the current transducer is connected to the inputs of the signal quadrator, the output of which is connected to the integrator input, the integrator output is connected to the meter calibration unit, which is connected by its output to the ADC input, the output The ADC is connected to an indicator made in the form of a digital indication unit, the input of the level discriminator is connected to the output of the current measuring transducer, and the output of the level discriminator is connected to the corresponding inputs of the first and second pulse shapers, the output of the first pulse shaper is connected to the control input of the zeroing unit included in integrator reset circuit, the output of the second pulse shaper is connected to the control input of the ADC.
На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого измерителя; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы измерителя. In FIG. 1 presents a structural diagram of the proposed meter; in FIG. 2 - time diagrams explaining the principle of operation of the meter.
Измеритель энергии искры содержит измерительный преобразователь 1 тока, квадратор 2 сигналов, интегратор 3, блок 4 калибровки, АЦП 5, индикатор 6, дискриминатор 7 уровня, первый 8 и второй 9 формирователи импульсов, блок 10 обнуления. The spark energy meter contains a current measuring transducer 1, a 2-signal quadrator, an integrator 3, a calibration unit 4, an ADC 5, an indicator 6, a level 7 discriminator, the first 8 and second 9 pulse shapers, a zeroing unit 10.
Принцип работы измерителя основан на методе определения энергии искры по разрядному току. В данном случае энергия искры рассчитывается по формуле
Wн= = Rн·i2dt= Ri
iН - мгновенное значение разрядного тока;
tН - длительность искры.The principle of operation of the meter is based on the method of determining the energy of a spark by a discharge current. In this case, the spark energy is calculated by the formula
W n = = R n · i 2 dt = R i
i N is the instantaneous value of the discharge current;
t N - the duration of the spark.
Величина искрового сопротивления свечи RH может быть определена по выражению, вытекающему из равенства энергий, выделяемых при не закороченной и при закороченной свечах (по закону сохранения энергий)
Rн= R - 1, где Rз - эквивалентное сопротивление разрядного контура при закороченной свече;
iз - мгновенное значение разрядного тока при закороченной свече;
tз - длительность разряда при закороченной свече.The value of the spark resistance of the candle R H can be determined by the expression resulting from the equality of the energies released when the candles are not shorted and shorted (according to the law of conservation of energy)
R n = R - 1 where R z is the equivalent resistance of the discharge circuit with a shorted candle;
i s is the instantaneous value of the discharge current with a shorted candle;
t s - discharge duration with a shorted candle.
Получаемое таким образом искровое сопротивление свечи учитывается с помощью блока калибровки преобразователя, что позволяет преобразовать входной сигнал разрядного тока в величину, пропорциональную энергии искры. The spark resistance obtained in this way is taken into account using the converter calibration unit, which allows you to convert the input signal of the discharge current to a value proportional to the energy of the spark.
Измеритель работает следующим образом. The meter works as follows.
Измерительный преобразователь 1 тока, например трансформатор тока, подключен последовательно с исследуемым искровым промежутком. В искровом промежутке с определенной частотой образуются искровые разряды (фиг. 2а). В момент появления искрового разряда с преобразователя 1 сигнал, пропорциональный разрядному току, поступает на вход квадратора 2 и на вход дискриминатора 7. На выходе квадратора 2 формируется сигнал, пропорциональный квадрату разрядного тока (фиг. 2б), который поступает на вход интегратора 3. В момент появления искрового разряда срабатывает дискриминатор 7 уровня, который формирует на своем выходе отрицательные логические импульсы (фиг. 2в). По спаду первого импульса срабатывают формирователи 8 и 9. Длительность импульса, формируемого на выходе первого формирователя 8 (фиг. 2г), выбирается равной времени максимальной возможной длительности искры и времени преобразования АЦП 5. Длительность импульса второго формирователя 9 равна времени максимальной возможной длительности искры (фиг. 2д). С выхода первого формирователя 8 импульс поступает на управляющий вход блока 10, который прекращает обнуление интегратора 3. С выхода второго формирователя 9 импульс поступает на управляющий вход АЦП 5, причем по переднему фронту данного импульса осуществляется сброс АЦП, а по заднему фронту - запуск АЦП. В ходе развития разрядного процесса в искровом промежутке на выходе интегратора 3 формируется величина сигнала Х (фиг. 2е), равная
X= i
X = i
Данная величина поступает на вход блока 4 калибровки измерителя, который формирует, с учетом искрового сопротивления RН (для конкретного типа свечи), на своем выходе сигнал, пропорциональный энергии искры. Этот сигнал поступает на вход АЦП 5, где происходит его преобразование в цифровой код. Преобразованная величина энергии искры в цифровом коде поступает для визуального наблюдения в индикаторе 6.This value is fed to the input of the meter calibration block 4, which generates, taking into account the spark resistance R Н (for a particular type of candle), a signal proportional to the energy of the spark at its output. This signal is fed to the input of the ADC 5, where it is converted to a digital code. The converted amount of spark energy in a digital code is supplied for visual observation in indicator 6.
По окончании разрядного процесса и истечении времени, заданного первым формирователем 8, блок 10 обнуления переходит в режим обнуления интегратора 3. Измеритель готов к преобразованию информации следующего разрядного импульса. At the end of the discharge process and the expiration of the time specified by the first driver 8, the zeroing unit 10 switches to the zeroing mode of the integrator 3. The meter is ready to convert the information of the next discharge pulse.
Таким образом, по сравнению с прототипом заявляемое техническое решение позволяет расширить функциональные возможности и точность преобразования входных сигналов за счет использования одного измерительного преобразователя тока и исключения измерительного преобразователя напряжения, обладающего значительной погрешностью и имеющего более узкий рабочий диапазон частот по сравнению с измерительным преобразователем тока. Кроме того, для снижения погрешности преобразования измерительный преобразователь напряжения при преобразовании и измерении энергии искры должен подключаться к электродам свечи непосредственно по рабочему торцу свечи вблизи к искровому разряду. Это обстоятельство не позволяет применять известные преобразователи энергии искры для регистрации энергии искрового разряда в свече, установленной на двигателе летательного аппарата. Предлагаемое техническое решение лишено этого недостатка и может использоваться для преобразования и регистрации энергии искрового разряда в свече зажигания, расположенной непосредственно в камере сгорания двигателя. (56) Болотин И. Б. и Эйдель Л. З. Измерения в режимах короткого замыкания. М. : Энергия, 1988, с. 149. Thus, in comparison with the prototype, the claimed technical solution allows to expand the functionality and accuracy of the conversion of input signals by using one measuring current transducer and eliminating the voltage measuring transducer, which has a significant error and has a narrower operating frequency range compared to the current transducer. In addition, to reduce the conversion error, the voltage measuring transducer during the conversion and measurement of spark energy should be connected to the electrode electrodes directly along the working end of the candle close to the spark discharge. This circumstance does not allow the use of known spark energy converters for detecting the energy of a spark discharge in a candle mounted on an aircraft engine. The proposed technical solution is devoid of this drawback and can be used to convert and record the energy of the spark discharge in the spark plug located directly in the combustion chamber of the engine. (56) Bolotin I.B. and Eidel L.Z. Measurements in short circuit modes. M.: Energy, 1988, p. 149.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5013503 RU2007730C1 (en) | 1991-07-08 | 1991-07-08 | Spark energy meter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5013503 RU2007730C1 (en) | 1991-07-08 | 1991-07-08 | Spark energy meter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007730C1 true RU2007730C1 (en) | 1994-02-15 |
Family
ID=21590016
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5013503 RU2007730C1 (en) | 1991-07-08 | 1991-07-08 | Spark energy meter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2007730C1 (en) |
-
1991
- 1991-07-08 RU SU5013503 patent/RU2007730C1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4350953A (en) | Time interval measurement apparatus | |
RU2007730C1 (en) | Spark energy meter | |
SU781704A1 (en) | Strain-gauge device with square supply voltage of bridge | |
US4024469A (en) | Apparatus for measuring spark plug gap spacing | |
SU1651222A1 (en) | Spark energy meter | |
US2817966A (en) | Engine power indicator | |
SU1647370A1 (en) | Device for measuring electric conductance of biological media | |
SU771562A1 (en) | Digital frequency meter | |
EP0122984B1 (en) | Time measuring circuit | |
SU1679416A1 (en) | Spark duration meter | |
SU958981A1 (en) | Stroboscopic compensating signal converter | |
SU1121644A1 (en) | Time interval meter | |
SU1707558A1 (en) | Spark average power meter | |
SU859667A1 (en) | Apparatus for monitoring spark uninterrrupted formation | |
SU479078A1 (en) | Device for digital measurement of time intervals | |
SU1693563A1 (en) | Device for measurement of phase shift | |
RU2070724C1 (en) | Device determining position of separation boundaries of immiscible media | |
SU382979A1 (en) | DEVICE FOR DETERMINATION OF DISTANCES TO THE DAMAGE OF CABLE | |
SU1237986A1 (en) | Device for measuring oscillation period | |
SU966616A1 (en) | Device for measuring pulse repetition mean frequency | |
SU920577A1 (en) | Device for determination of distance to damage location of i/o interface channel | |
SU864145A1 (en) | Method of determining graduation characteristic of measuring converter | |
RU2210084C2 (en) | Meter measuring duration of spark discharges in spark-plugs | |
SU877448A1 (en) | Device for determination of stroboscopic transducer graduation characteristics | |
SU630748A1 (en) | Digital integrating voltmeter |