RU2007730C1 - Spark energy meter - Google Patents

Spark energy meter Download PDF

Info

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
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Л.И. Алимбеков
Ф.А. Гизатуллин
В.Н. Зайцев
Ю.Н. Прохорчев
О.М. Андреев
Р.Л. Алимбеков
Original Assignee
Алимбеков Лиер Ибрагимович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Алимбеков Лиер Ибрагимович filed Critical Алимбеков Лиер Ибрагимович
Priority to SU5013503 priority Critical patent/RU2007730C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2007730C1 publication Critical patent/RU2007730C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Spark Plugs (AREA)

Abstract

FIELD: electric measurement technology. SUBSTANCE: meter has current measuring converter 1, squarer 2, integrator 3, calibration unit 4, analog-to-digital converter 5, indicator 6, discriminator 7, pulse formers 8 and 9, rejection unit 10. EFFECT: simplified design. 2 dwg

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=

Figure 00000002
= Rн·i2dt= R
Figure 00000003
i 2 н dt где RН - эквивалентное искровое сопротивление;
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 =
Figure 00000002
= R n · i 2 dt = R
Figure 00000003
i 2 n dt where R N is the equivalent spark resistance;
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

Figure 00000004
- 1
Figure 00000005
, 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
Figure 00000004
- 1
Figure 00000005
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=

Figure 00000006
i 2 н dt.A measuring current transducer 1, for example a current transformer, is connected in series with the spark gap under study. In the spark gap with a certain frequency, spark discharges are formed (Fig. 2a). At the time of the appearance of a spark discharge from the converter 1, a signal proportional to the discharge current is fed to the input of the square 2 and to the input of the discriminator 7. At the output of the square 2, a signal is generated proportional to the square of the discharge current (Fig. 2b), which is fed to the input of the integrator 3. B the moment of the appearance of the spark discharge, the discriminator of level 7 is triggered, which generates negative logical impulses at its output (Fig. 2c). On the decline of the first pulse, the shapers 8 and 9 are triggered. The duration of the pulse generated at the output of the first shaper 8 (Fig. 2d) is chosen equal to the time of the maximum possible duration of the spark and the conversion time of the ADC 5. The pulse duration of the second shaper 9 is equal to the time of the maximum possible duration of the spark ( Fig. 2e). From the output of the first driver 8, the pulse goes to the control input of block 10, which stops the integrator 3 from zeroing. From the output of the second driver 9, the pulse goes to the control input of the ADC 5, and the ADC is reset on the leading edge of this pulse, and the ADC is launched on the falling edge. During the development of the discharge process in the spark gap at the output of the integrator 3, the signal X is formed (Fig. 2e), equal to
X =
Figure 00000006
i 2 n dt.

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)

ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭНЕРГИИ ИСКРЫ, содержащий измерительный преобразователь тока, интегратор и индикатор, отличающийся тем, что введены блок калибровки измерителя и аналого-цифровой преобразователь, соединенные последовательно, дискриминатор уровня, первый формирователь импульсов и блок обнуления, соединенные последовательно, квадратор сигналов, второй формирователь импульсов, причем выход измерительного преобразователя тока соединен с входом дискриминатора уровня непосредственно и через квадратор сигналов - с первым входом интегратора, второй вход которого соединен с выходом блока обнуления, выход дискриминатора уровня соединен через второй формирователь импульсов с вторым входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом индикатора, который выполнен в виде блока цифровой индикации, а выход интегратора соединен с входом блока калибровки измерителя.  SPARK ENERGY METER, comprising a current measuring transducer, an integrator and an indicator, characterized in that the meter calibration unit and an analog-to-digital converter are connected in series, a level discriminator, a first pulse shaper and a zeroing unit connected in series, a signal quadrator, a second pulse shaper, moreover, the output of the measuring current transducer is connected to the input of the level discriminator directly and through the signal quadrator to the first input of the integrator, the second input of which is connected to the output of the zeroing unit, the output of the level discriminator is connected through a second pulse shaper to the second input of the analog-to-digital converter, the output of which is connected to the indicator input, which is made in the form of a digital indication unit, and the integrator output is connected to the input of the meter calibration block.
SU5013503 1991-07-08 1991-07-08 Spark energy meter RU2007730C1 (en)

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)

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