RU2395794C1

RU2395794C1 - Self-contained pressure metre

Info

Publication number: RU2395794C1
Application number: RU2009117367/28A
Authority: RU
Inventors: Сергей Михайлович Мужичек (RU); Сергей Михайлович Мужичек; Василий Васильевич Ефанов (RU); Василий Васильевич Ефанов
Original assignee: Сергей Михайлович Мужичек; Василий Васильевич Ефанов
Priority date: 2009-05-06
Filing date: 2009-05-06
Publication date: 2010-07-27

Abstract

FIELD: physics. ^ SUBSTANCE: proposed pressure metre incorporates data transducer and measurement unit comprising n-channel ADC and memory unit. Data transducer comprises n-th-order square matrix of surplus pressure pickups. Additionally, proposed pressure metre incorporates n-th-order square matrix of programmed charge amplifiers. Measurement unit additionally comprises microcomputer, reference voltage generator, supervisor, ambient parametres and current time unit, control unit, radio transceiver and sort-port. Note here that said measurement units are interconnected in a certain manner. ^ EFFECT: comprehensive pressure measurement, higher accuracy of measurements. ^ 2 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения профиля ударной волны и измерения поля избыточного давления на заданной поверхности.The invention relates to measuring technique and can be used to determine the profile of a shock wave and measure the field of excess pressure on a given surface.

Наиболее близким к изобретению является автономный измеритель давления, содержащий информационный (пьезоэлектрический) датчик давления и блок измерения, который состоит из аналого-цифрового преобразователя, блока памяти, элемента записи номера блока, причем выход пьезоэлектрического датчика соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, цифровой выход которого соединен с цифровым входом блока памяти, цифровой выход которого является выходом автономного измерителя давления /1/.Closest to the invention is a stand-alone pressure meter containing an information (piezoelectric) pressure sensor and a measuring unit, which consists of an analog-to-digital converter, a memory unit, a recording element of the block number, and the output of the piezoelectric sensor is connected to the input of the analog-to-digital converter, digital output which is connected to the digital input of the memory unit, the digital output of which is the output of a stand-alone pressure meter / 1 /.

Недостатками данного автономного измерителя давления являются недостаточная информативность из-за отсутствия возможности измерения профиля ударной волны и поля избыточного давления на заданной поверхности, низкая точность и отсутствие возможности неконтактного съема показаний.The disadvantages of this stand-alone pressure meter are the lack of information due to the lack of the ability to measure the profile of the shock wave and the field of excess pressure on a given surface, low accuracy and the absence of the possibility of non-contact reading.

Технической задачей изобретения является повышение информативности измерителя давления за счет определения профиля ударной волны и измерения параметров поля избыточного давления ударной волны на заданной поверхности, повышение точности измерений за счет увеличения числа показаний в единицу времени, записываемых в блок памяти прибора, контроля питающих напряжений и учета условий окружающей среды, а также обеспечение удобства в эксплуатации за счет неконтактного съема показаний.An object of the invention is to increase the information content of the pressure meter by determining the profile of the shock wave and measuring the field parameters of the overpressure of the shock wave on a given surface, increasing the accuracy of measurements by increasing the number of readings per unit of time recorded in the device memory, monitoring supply voltages and taking into account conditions environment, as well as ensuring ease of use due to non-contact readings.

Решение технической задачи достигается тем, что в автономном измерителе давления, содержащем информационный датчик и блок измерения, который состоит из аналого-цифрового преобразователя и блока памяти, дополнительно информационный датчик содержит квадратную матрицу n-го порядка датчиков избыточного давления, а аналого-цифровой преобразователь является n-канальным, также дополнительно введена квадратная матрица n-го порядка программируемых усилителей заряда, блок измерения дополнительно содержит микроЭВМ, задатчик эталонных напряжений, супервизор, блок параметров окружающей среды и текущего времени, блок контроля, радиотрансивер и COM-порт, при этом группа выходов квадратной матрицы n-го порядка датчиков избыточного давления, через квадратную матрицу n-го порядка программируемых усилителей заряда, соединена с первой группой n входов аналого-цифрового преобразователя, цифровой выход которого соединен с первым входом микроЭВМ, первый, второй и третий выходы которого соединены соотвественно с входом радиотрансивера, входом сот-порта, с входом блока памяти, первый выход блока контроля соединен со вторыми входами квадратной матрицы n-го порядка программируемых усилителей заряда, а второй выход - с входом задатчика эталонных напряжений, выход которого соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя, выходы супервизора, блока памяти, блока параметров окружающей среды и текущего времени соединены соответственно со вторым, третьим, четвертыми входами микроЭВМ, выходы радиотрансивера, COM-порта являются соответственно первым и вторым выходами блока измерений.The solution to the technical problem is achieved by the fact that in a stand-alone pressure meter containing an information sensor and a measuring unit, which consists of an analog-to-digital converter and a memory unit, the information sensor additionally contains an n-th order square matrix of overpressure sensors, and the analog-to-digital converter n-channel, an n-th order square matrix of programmable charge amplifiers is also introduced, the measurement unit additionally contains a microcomputer, a reference voltage regulator a supervisor, a block of environmental and current time parameters, a control unit, a radio transceiver and a COM port, while the group of outputs of an n-th order square matrix of overpressure sensors is connected to the first group through an n-th square matrix of programmable charge amplifiers n inputs of an analog-to-digital converter, the digital output of which is connected to the first input of the microcomputer, the first, second and third outputs of which are connected respectively with the input of the radio transceiver, the input of the cell port, with the input of the memory unit, the first output the control lock is connected to the second inputs of the n-th order square matrix of programmable charge amplifiers, and the second output is connected to the input of the reference voltage regulator, the output of which is connected to the second input of the analog-to-digital converter, the outputs of the supervisor, the memory block, the block of environmental parameters and the current time connected respectively to the second, third, fourth inputs of the microcomputer, the outputs of the radio transceiver, COM port are respectively the first and second outputs of the measurement unit.

Новыми элементами, обладающими существенными отличиями по устройству, являются: квадратные матрицы n-го порядка датчиков избыточного давления и программируемых усилителей заряда, микроЭВМ, задатчик эталонных напряжений, блок параметров окружающей среды и текущего времени, блок контроля, супервизор, радиотрансивер и связи между известными и новыми элементами.New elements that have significant differences in the device are: nth-order square matrices of gauges for overpressure and programmable charge amplifiers, microcomputers, a reference voltage regulator, a block of environmental and current time parameters, a control unit, a supervisor, a radio transceiver, and communications between known and new items.

На фиг.1 приведена функциональная схема автономного измерителя давления, на фиг.2 - квадратные матрицы n-го порядка датчиков избыточного давления и программируемых усилителей заряда.Figure 1 shows the functional diagram of an autonomous pressure meter, figure 2 - square matrix of the n-th order of gauges overpressure and programmable charge amplifiers.

Автономный измеритель давления содержит квадратную матрицу n-го порядка датчиков 1 избыточного давления, квадратную матрицу n-го порядка n программируемых усилителей 2 заряда и блок 3 измерения, который состоит из n-канального аналого-цифрового преобразователя 4, микроЭВМ 5, задатчика 6 эталонных напряжений, супервизора 7, блока 8 памяти, блока 9 параметров окружающей среды и текущего времени, радиотрансивера 10, блока 11 контроля и СОМ-порта 12, при этом группа выходов квадратной матрицы n-го порядка датчиков 1 избыточного давления, через матрицу n-го порядка программируемых усилителей 2 заряда, соединена с первой группой n входов аналого-цифрового преобразователя 4, цифровой выход которого соединен с первым входом микроЭВМ 5, первый, второй и третий выходы которой соединены соответственно с входами радиотрансивера 10, COM-порта и блока памяти, первый выход блока 11 контроля соединен со вторыми входами квадратной матрицы n-го порядка программируемых усилителей 2 заряда, а второй выход - с входом задатчика 6 эталонных напряжений, выход которого соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя 4, выходы супервизора 7, блока памяти 8 и блока 9 параметров окружающей среды и текущего времени соединены соответственно со вторым, третьим и четвертым входами микроЭВМ 5, выходы радиотрансивера 10 и СОМ-порта 12 являются соответственно первым и вторым выходами блока 3 измерений.A stand-alone pressure meter contains an n-th order square matrix of overpressure sensors 1, an n-order square matrix of n programmable charge amplifiers 2 and a measurement unit 3, which consists of an n-channel analog-to-digital converter 4, a microcomputer 5, a reference voltage regulator 6 , supervisor 7, memory unit 8, environmental and current time unit 9, radio transceiver 10, control unit 11 and COM port 12, while the group of outputs of the n-th order square matrix of overpressure sensors 1, through the n- matrix about the order of programmable charge amplifiers 2, connected to the first group of n inputs of the analog-to-digital converter 4, the digital output of which is connected to the first input of the microcomputer 5, the first, second, and third outputs of which are connected respectively to the inputs of the radio transceiver 10, COM port, and memory block, the first output of the control unit 11 is connected to the second inputs of the n-th order square matrix of programmable charge amplifiers 2, and the second output is connected to the input of the reference voltage regulator 6, the output of which is connected to the second input of the analog-to-digital the transmitter 4, the outputs of the supervisor 7, the memory unit 8 and the environmental parameter and time unit 9 are connected to the second, third and fourth inputs of the microcomputer 5, respectively, the outputs of the radio transceiver 10 and the COM port 12 are the first and second outputs of the measurement unit 3, respectively.

Автономный измеритель давления работает следующим образом. При включении измерителя происходит контроль питающих напряжений с помощью блока 11 контроля, тестирование внутренних узлов микроЭВМ 5, контроль работоспособности блока памяти 8 и радиотрансивера 10.Stand-alone pressure meter works as follows. When the meter is turned on, the supply voltage is monitored using the control unit 11, testing the internal nodes of the microcomputer 5, and the operability of the memory unit 8 and the radio transceiver 10.

Во время проведения измерений параметров ударно-волнового поля происходит воздействие ударной волны на квадратную матрицу n-го порядка пьезоэлектрических датчиков 1, сигналы, с выходов которых усиливаются квадратной матрицей n-го порядка программируемых усилителей 2 заряда и поступают на первые входы синхронного n-канального аналого-цифрового преобразователя 4, где из аналоговой формы преобразуются в цифровую.During measurements of the parameters of the shock wave field, the shock wave acts on the n-th square matrix of the piezoelectric sensors 1, the signals from the outputs of which are amplified by the n-th square matrix of programmable charge amplifiers 2 and fed to the first inputs of the synchronous n-channel analog -digital converter 4, where from analog form are converted to digital.

С выхода синхронного n-канального аналого-цифрового преобразователя 4 сигналы поступают на вход микроЭВМ 5. С учетом того, что n-канальный аналого-цифровой преобразователь 4 является синхронным, то появление сигнала на одном из n пьезоэлектрических датчиков 1 приводит к фиксации этого момента микроЭВМ 5. Затем с некоторой задержкой во времени приходят сигналы с других датчиков, моменты появления которых также фиксируются микроЭВМ 5.From the output of the synchronous n-channel analog-to-digital converter 4, the signals are fed to the input of the microcomputer 5. Given that the n-channel analog-to-digital converter 4 is synchronous, the appearance of the signal on one of the n piezoelectric sensors 1 fixes this moment on the microcomputer 5. Then, with a certain delay in time, signals from other sensors arrive, the moments of which are also recorded by the microcomputer 5.

Обработка сигналов с матрицы n-го порядка пьезоэлектрических датчиков 1, поступающих через n-канальный аналого-цифровой преобразователь 4 на вход микроЭВМ 5 с учетом известных координат расположения датчиков на заданной поверхности, позволяет определить профиль фронта ударной волны, давление на фронте ударной волны, импульс ударной волны, фазу сжатия ударной волны, распределение давления на заданной поверхности и др.Processing signals from the n-th order matrix of piezoelectric sensors 1 through an n-channel analog-to-digital converter 4 to the input of the microcomputer 5, taking into account the known coordinates of the sensors on a given surface, makes it possible to determine the profile of the shock wave front, the pressure at the shock wave front, and the pulse shock wave, compression phase of the shock wave, pressure distribution on a given surface, etc.

МикроЭВМ 5 является основным функциональным узлом прибора, осуществляющим обработку результатов измерений. МикроЭВМ 5 обеспечивает существенно более высокую в сравнении с прототипом частоту записи поступающих сигналов в единицу времени, что в свою очередь повышает точность определения параметров ударно-волнового поля.Microcomputer 5 is the main functional unit of the device, processing the measurement results. Microcomputer 5 provides a significantly higher compared with the prototype recording frequency of incoming signals per unit time, which in turn increases the accuracy of determining the parameters of the shock wave field.

Результаты обработки записываются в блок 8 памяти и поступают на вход радиотрансивера 10.The processing results are recorded in the memory unit 8 and fed to the input of the radio transceiver 10.

С выхода блока 9 параметров окружающей среды на вход микроЭВМ 5 поступает информация об атмосферном давлении, температуре, влажности окружающей среды и текущем времени, которая учитывается при определении вышеуказанных параметров ударно-волнового поля и фиксации условий проведения измерений.From the output of unit 9 of the environmental parameters, the input of the microcomputer 5 receives information about atmospheric pressure, temperature, humidity, and current time, which is taken into account when determining the above parameters of the shock-wave field and fixing the measurement conditions.

Задатчик 6 эталонных напряжений обеспечивает аналого-цифровой преобразователь 4 питанием высокостабильными опорными напряжениями.The reference voltage regulator 6 provides an analog-to-digital converter 4 with power for highly stable reference voltages.

Супервизор 7 отслеживает величину напряжения питания микроЭВМ 5 и фиксирует те моменты, когда оно находится ниже допустимого уровня, предотвращая сбои в работе измерителя давления.The supervisor 7 monitors the magnitude of the supply voltage of the microcomputer 5 and captures those moments when it is below an acceptable level, preventing malfunctions in the pressure meter.

Радиотрансивер 10 позволяет осуществить неконтактную передачу результатов измерений в радиолокационном диапазоне длин волн по запросу другого устройства.The radio transceiver 10 allows for the non-contact transmission of measurement results in the radar wavelength range at the request of another device.

При возникновении необходимости или отказе радиотрансивера 10 информация о результатах измерений может быть считана в помощью внешнего устройства через СОМ-порт 12.If there is a need or failure of the radio transceiver 10, information about the measurement results can be read using an external device via the COM port 12.

Использование предлагаемого технического решения позволяет повысить информативность, точность и удобство эксплуатации автономного измерителя давления.Using the proposed technical solution allows to increase the information content, accuracy and ease of operation of an autonomous pressure meter.

Источники информации:Information sources:

1. Автономный измеритель давления. АИДА-М. Техническое описание и инструкция по эксплуатации (прототип).1. Stand-alone pressure meter. AIDA-M. Technical description and user manual (prototype).

Claims

A stand-alone pressure meter containing an information sensor and a measurement unit that contains an analog-to-digital converter and a memory unit, characterized in that the information sensor contains an n-th order square matrix of overpressure sensors, the analog-to-digital converter is n-channel, an additional square is introduced n-th order matrix of programmable charge amplifiers, the measurement unit additionally contains a microcomputer, a reference voltage regulator, a supervisor, a block of environmental parameters and Lack of time, a control unit, a radio transceiver and a cell port, while the group of outputs of the n-th order square matrix of overpressure sensors through the n-th square matrix of programmable charge amplifiers is connected to the first group of n inputs of the analog-to-digital converter, the digital output of which is connected with the first input of the microcomputer, the first, second and third outputs of which are connected respectively with the input of the radio transceiver, the input of the cell port, with the input of the memory unit, the first output of the control unit is connected to the second inputs of the square matrices of the n-th order of programmable charge amplifiers, and the second output is connected to the input of the reference voltage regulator, the output of which is connected to the second input of the analog-to-digital converter, the outputs of the supervisor, the memory unit, the block of environmental parameters and the current time are connected respectively to the second, third, the fourth inputs of the microcomputer, the outputs of the radio transceiver, cell port are respectively the first and second outputs of the measurement unit.