RU2672793C1 - Differential measuring transducer - Google Patents

Differential measuring transducer Download PDF

Info

Publication number
RU2672793C1
RU2672793C1 RU2017117543A RU2017117543A RU2672793C1 RU 2672793 C1 RU2672793 C1 RU 2672793C1 RU 2017117543 A RU2017117543 A RU 2017117543A RU 2017117543 A RU2017117543 A RU 2017117543A RU 2672793 C1 RU2672793 C1 RU 2672793C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
outputs
differential
setting elements
measuring transducer
Prior art date
Application number
RU2017117543A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вячеслав Владимирович Хозинский
Александр Иванович Верещагин
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ")
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 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом", Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Priority to RU2017117543A priority Critical patent/RU2672793C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2672793C1 publication Critical patent/RU2672793C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/13—Arrangements having a single output and transforming input signals into pulses delivered at desired time intervals
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/13—Arrangements having a single output and transforming input signals into pulses delivered at desired time intervals
    • H03K5/14—Arrangements having a single output and transforming input signals into pulses delivered at desired time intervals by the use of delay lines

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.SUBSTANCE: invention relates to the field of measuring technology, namely to measuring transducers with the frequency form of output signals. Differential measuring transducer contains two frequency-signal generators with frequency-selective elements whose outputs are connected to the inputs of the difference frequency signal generator, the generator of signals of the total frequency whose inputs are connected to the outputs of the frequency signal generators, while the outputs of the signal generators of the difference and total frequencies are outputs of the device.EFFECT: achieved by the technical result of the claimed transmitter is the use of an additional unit for the diagnosis of frequency-setting elements, by analyzing the signal level from its output, the correctness of the operation of the frequency-setting elements forming the differential pair is evaluated.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к измерительным преобразователям с частотной формой выходных сигналов.The invention relates to the field of measuring equipment, namely to measuring transducers with a frequency shape of the output signals.

Известен измерительный преобразователь (см. патент №2432671, опубликованный в БИ №30 27.10.2011 г.), содержащий два генератора частотных сигналов с частотозадающими элементами, выходы которых соединены со входами формирователя сигналов разностной частоты. Вышеуказанное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству и поэтому взято в качестве прототипа.A known measuring transducer (see patent No. 2432671 published in BI No. 30 on 10.27.2011) contains two frequency signal generators with frequency-setting elements, the outputs of which are connected to the inputs of the differential frequency signal generator. The above device is the closest in technical essence to the claimed device and therefore is taken as a prototype.

Недостатком прототипа является невозможность диагностики отказа частотозадающих элементов из состава дифференциального измерительного преобразователя на всем этапе его использования.The disadvantage of the prototype is the inability to diagnose a failure of frequency-setting elements from the differential measuring transducer at the entire stage of its use.

Решаемой технической задачей является расширение функциональных возможностей заявляемого измерительного преобразователя в части диагностики работоспособности частотозадающих элементов.The technical problem to be solved is the expansion of the functionality of the inventive measuring transducer in terms of diagnosing the health of frequency-setting elements.

Достигаемым техническим результатом заявляемого измерительного преобразователя является использование дополнительного блока для диагностики частотозадающих элементов, по анализу уровня сигнала с его выхода проводится оценка правильности работы частотозадающих элементов, образующих дифференциальную пару.Achievable technical result of the inventive measuring transducer is the use of an additional unit for the diagnosis of frequency-setting elements, an analysis of the signal level from its output evaluates the correct operation of frequency-setting elements forming a differential pair.

Для достижения технического результата в дифференциальном измерительном преобразователе, содержащем два генератора частотных сигналов с частотозадающими элементами, выходы которых соединены со входами формирователя сигналов разностной частоты, новым является то. что дополнительно введен формирователь сигналов суммарной частоты, входы которого соединены с выходами генераторов частотных сигналов, при этом выходы формирователей сигналов разностной и суммарной частот являются выходами устройства.To achieve a technical result in a differential measuring transducer containing two frequency signal generators with frequency-setting elements, the outputs of which are connected to the inputs of the differential frequency signal generator, this is new. that an additional frequency shaper has been introduced, the inputs of which are connected to the outputs of the frequency signal generators, while the outputs of the difference and total frequency shapers are outputs of the device.

Применение в составе измерительного преобразователя формирователя сигналов суммарной частоты позволяет по значению суммарной частоты проводить проверку состояния частотозадающих элементов на основе пьезорезонансных силочувствительных датчиков и задать критерий работоспособности или отказа всего измерительного преобразователя.The use of a signal generator of the total frequency as part of the measuring transducer allows the state of the frequency-setting elements to be checked based on the value of the total frequency on the basis of piezoresonant force-sensitive sensors and to set the criterion for operability or failure of the entire measuring transducer.

На фигуре изображена функциональная схема заявляемого дифференциального измерительного преобразователя.The figure shows a functional diagram of the inventive differential measuring transducer.

Устройство содержит два генератора частотных сигналов 1 и 2 с частотозадающими элементами 3 и 4, выходы которых соединены со входами формирователя сигналов разностной частоты 5, формирователь сигналов суммарной частоты 6, входы которого соединены с выходами генераторов частотных сигналов 1 и 2, при этом выходы формирователей сигналов разностной 5 и суммарной 6 частот являются выходами устройства.The device contains two frequency signal generators 1 and 2 with frequency-setting elements 3 and 4, the outputs of which are connected to the inputs of the differential signal generator 5, the signal generator of the total frequency 6, whose inputs are connected to the outputs of the frequency signals 1 and 2, while the outputs of the signal conditioners differential 5 and total 6 frequencies are the outputs of the device.

Устройство работает следующим образом. С выходов генераторов частотных сигналов 1, 2 (см. фигуру) на входы формирователей 5, 6 сигналов разностной и суммарной частоты подаются периодические сигналы прямоугольной формы.The device operates as follows. From the outputs of the generators of frequency signals 1, 2 (see the figure), the inputs of the shapers 5, 6 of the signals of the difference and total frequency are fed with periodic rectangular signals.

Выходной величиной дифференциального измерительного преобразователя по выходу FВЫХ1 с формирователя 5 сигналов разностной частоты, аналогично прототипу, является разность частот, которая определяется по формулеThe output value of the differential measuring transducer by the output F OUT1 from the driver 5 of the differential frequency signals, similar to the prototype, is the frequency difference, which is determined by the formula

Figure 00000001
Figure 00000001

где х - измеряемый параметр на входе частотозадающих элементов 3, 4, на основе пьезорезонансных первичных преобразователей;where x is the measured parameter at the input of the frequency-setting elements 3, 4, based on piezoresonant primary converters;

ƒ0 - начальная разность частот ƒ1 - ƒ2 при х = 0.ƒ 0 is the initial frequency difference ƒ 1 - ƒ 2 at x = 0.

Значения частот на выходах генераторов 1, 2 определяются выражениямиThe frequency values at the outputs of the generators 1, 2 are determined by the expressions

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

где ƒ01,ƒ02 - начальные частоты частотозадающих элементов 3, 4;where ƒ 01 , ƒ 02 are the initial frequencies of the frequency setting elements 3, 4;

k1 k2 - коэффициенты преобразования частотозадающих элементов 3, 4 на основе пьезорезонансных первичных преобразователей.k 1 k 2 - conversion coefficients of frequency-setting elements 3, 4 based on piezoresonant primary converters.

Выражения (2), (3) приведены без учета нелинейностей характеристик преобразования частотозадающих элементов 3,4.Expressions (2), (3) are given without taking into account the nonlinearities of the conversion characteristics of the frequency-setting elements 3.4.

Выходной величиной дифференциального измерительного преобразователя по выходу FВЫХ2 с формирователя 6 сигналов суммарной частоты 6, является сумма частот, которая определяется по формулеThe output value of the differential measuring transducer by the output F OUT2 from the shaper 6 of the signals of the total frequency 6 is the sum of the frequencies, which is determined by the formula

Figure 00000004
Figure 00000004

С учетом равенства коэффициентов преобразования кл=кг частотозадающих элементов 3, 4Given the equality of the conversion coefficients k l = k g frequency-setting elements 3, 4

Figure 00000005
Figure 00000005

Таким образом, при действии измеряемого параметра х и равенстве коэффициентов преобразования суммарная частота на выходе FВЫХ2 постоянна и не зависит от величины измеряемого параметра.Thus, under the action of the measured parameter x and the equality of the conversion coefficients, the total frequency at the output F OUT2 is constant and does not depend on the value of the measured parameter.

На практике иногда возникает трудность в обеспечении равенства коэффициентов преобразования k1 = k2 первичных преобразователей 3, 4. вследствие их технологического разброса при изготовлении. С учетом этого, выражение (5) можно записать в видеIn practice, sometimes there is a difficulty in ensuring the equality of the conversion coefficients k 1 = k 2 of the primary transducers 3, 4. due to their technological spread in the manufacture. With this in mind, expression (5) can be written as

Figure 00000006
Figure 00000006

где Δk(х) - коэффициент, определяющий неравенство коэффициентов преобразования ки к2, зависящий от измеряемого параметра х.where Δk ( x ) is the coefficient determining the inequality of the conversion coefficients k and k 2 , depending on the measured parameter x.

Критерием работоспособности частотозадающих элементов 3, 4 и всего измерительного преобразователя в целом можно считать нахождение суммарной частоты на выходе FВЫХ2 формирователя 6 сигналов суммарной частоты в диапазоне, определяемом по формуле (6) при действии измеряемого параметра.The criterion for the operability of the frequency-setting elements 3, 4 and the entire measuring transducer as a whole can be considered to be the total frequency at the output F OUT2 of the shaper 6 of the total frequency signals in the range determined by formula (6) under the action of the measured parameter.

Преимуществом данного измерительного преобразователя является возможность проверки частотозадающих элементов 3, 4 на основе пьезорезонансных силочувствительных датчиков в процессе эксплуатации, т.е. в момент действия измеряемого параметра.The advantage of this measuring transducer is the ability to check frequency-setting elements 3, 4 based on piezoresonant power-sensitive sensors during operation, i.e. at the time of the measured parameter.

При выходе из строя одного или обоих частотозадающих элементов 3, 4, образующих дифференциальную пару, значение суммарной частоты на выходе формирователя 6 сигналов суммарной частоты изменится и выйдет за пределы, установленные по формуле (6), а при этом на выходе FВЫХ2 будет формироваться ложный сигнал, не соответствующий (не пропорциональный) величине измеряемого параметра по формуле (1). Например, при отказе одного из частотозадающих элементов 3 или 4 произошло изменение коэффициента преобразования k1 или k2 и на выходе FВЫХ1 формирователя 5 сигналов разностной частоты будет присутствовать сигнал, частота которого не будет соответствовать значению величины измеряемого параметра х.In case of failure of one or both of the frequency-setting elements 3, 4, forming a differential pair, the value of the total frequency at the output of the shaper 6 of the signals of the total frequency will change and go beyond the limits established by the formula (6), and at the same time, the output F OUT2 will form a false a signal that does not correspond (not proportional) to the value of the measured parameter according to formula (1). For example, if one of the frequency-setting elements 3 or 4 fails, a conversion coefficient k 1 or k 2 changes and a signal whose frequency does not correspond to the value of the measured parameter x is present at the output F OUT1 of the differential frequency signal generator 5.

Таким образом, по первому (измерительному) выходу FВЫХ1 измерительный преобразователь выдает значение частоты, которая меняется в зависимости от значения измеряемого параметра, в соответствии с формулой (1), а по второму (контрольному) выходу FВЫХ2 значение частоты, которое свидетельствует о правильной работе частотозадающих элементов 3,4.Thus, on the first (measuring) output F OUT1, the measuring transducer gives a frequency value that varies depending on the value of the measured parameter, in accordance with formula (1), and on the second (control) output F OUT2 the frequency value, which indicates the correct operation of frequency-setting elements 3.4.

Такой метод проверки (оценки) работоспособности можно применять для построения отказоустойчивых измерительных систем с резервированием, в составе которых имеется несколько идентичных заявляемых измерительных преобразователей. Устройство-потребитель, контролируя частоту с выходов FВЫХ2 измерительных преобразователей, выбирает из них работоспособный и считывает частоту с соответствующего выхода FВЫХ1. При отказе одного из измерительных преобразователей в процессе эксплуатации устройство-потребитель производит переключение на выход FВЫХ1 другого работоспособного измерительного преобразователя.This method of checking (evaluating) health can be used to build fault-tolerant measuring systems with redundancy, which include several identical declared measuring transducers. The consumer device, controlling the frequency from the outputs F OUT2 of the measuring transducers, selects a working one from them and reads the frequency from the corresponding output F OUT1 . In case of failure of one of the measuring transducers during operation, the consumer device switches to the output F OUT1 of another operable measuring transducer.

Работоспособность предлагаемого технического решения экспериментально проверена и подтверждена испытаниями действующих макетов дифференциального измерительного преобразователя.The operability of the proposed technical solution has been experimentally verified and confirmed by testing existing models of a differential measuring transducer.

Claims (1)

Дифференциальный измерительный преобразователь, содержащий два генератора частотных сигналов с частотозадающими элементами, выходы которых соединены со входами формирователя сигналов разностной частоты, отличающийся тем, что дополнительно введен формирователь сигналов, выполненный с возможностью формирования сигнала суммарной частоты в заданном диапазоне, входы которого соединены с выходами генераторов частотных сигналов, при этом выходы формирователей сигналов разностной и суммарной частот являются выходами устройства.A differential measuring transducer comprising two frequency signal generators with frequency-setting elements, the outputs of which are connected to the inputs of a differential frequency signal driver, characterized in that a signal driver is additionally introduced, configured to generate a total frequency signal in a given range, the inputs of which are connected to the outputs of the frequency generators signals, while the outputs of the shapers of the signals of the difference and total frequencies are the outputs of the device.
RU2017117543A 2017-05-19 2017-05-19 Differential measuring transducer RU2672793C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017117543A RU2672793C1 (en) 2017-05-19 2017-05-19 Differential measuring transducer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017117543A RU2672793C1 (en) 2017-05-19 2017-05-19 Differential measuring transducer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2672793C1 true RU2672793C1 (en) 2018-11-19

Family

ID=64327932

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017117543A RU2672793C1 (en) 2017-05-19 2017-05-19 Differential measuring transducer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2672793C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2743481C1 (en) * 2020-08-06 2021-02-19 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Diagnostic device for measuring transducer

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2108585C1 (en) * 1995-09-06 1998-04-10 Институт теплофизики СО РАН Method of velocity vector laser measurement
RU2432671C1 (en) * 2010-04-20 2011-10-27 Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Differential metering converter
RU2453988C1 (en) * 2011-04-13 2012-06-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" Frequency subtractor
GB2504991A (en) * 2012-08-17 2014-02-19 Ultra Electronics Ltd A fault monitor for a proximity sensor
US9419644B2 (en) * 2014-08-19 2016-08-16 Intersil Americas LLC System, circuit and method for converting a differential voltage signal including a high common mode voltage component to a ground referenced signal for battery voltage managment

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2108585C1 (en) * 1995-09-06 1998-04-10 Институт теплофизики СО РАН Method of velocity vector laser measurement
RU2432671C1 (en) * 2010-04-20 2011-10-27 Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Differential metering converter
RU2453988C1 (en) * 2011-04-13 2012-06-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" Frequency subtractor
GB2504991A (en) * 2012-08-17 2014-02-19 Ultra Electronics Ltd A fault monitor for a proximity sensor
US9419644B2 (en) * 2014-08-19 2016-08-16 Intersil Americas LLC System, circuit and method for converting a differential voltage signal including a high common mode voltage component to a ground referenced signal for battery voltage managment

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2743481C1 (en) * 2020-08-06 2021-02-19 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Diagnostic device for measuring transducer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2501063C2 (en) Residue analysis apparatus and method for detecting system errors in aircraft system behaviour
RU2541857C1 (en) Method of finding faults in continuous dynamic system based on input of sample deviations
RU2672793C1 (en) Differential measuring transducer
US9823276B2 (en) Process control loop current verification
CN104180823B (en) A kind of temperature compensation and device
RU2007140530A (en) METHOD FOR CONTROL OF STRENGTH AND VIBRATION OF A SHIP AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
US20190033267A1 (en) Ultrasonic inspection system, ultrasonic inspection method and aircraft structural object
CN108613806A (en) A kind of gear testing method and device
RU2613630C1 (en) Method for searching faulty unit in continuous dynamic system through introduction of trial deviations
JP5330703B2 (en) Differential pressure transmitter
JP5606107B2 (en) Reference value creation device and reference value creation method
WO2017072897A1 (en) Acceleration sensor system and self-diagnosis method
CN102414628A (en) Feedback controller parameter generation with stability monitoring
KR101997217B1 (en) Device diagnostic system
WO2020110201A1 (en) Information processing device
RU153273U1 (en) TESTER FOR MONITORING AND DIAGNOSTIC OF PIEZOELECTRIC SENSORS
RU195805U1 (en) The device for determining the excessive consumption of fuel of ship diesel generator sets
RU2699255C2 (en) Differential measuring transducer
KR101490637B1 (en) Fault detection apparatus and fault detection filter designing method
RU2599415C1 (en) Ground information-diagnostic system for implementation of safe operation of aircraft gas turbine engine with electronic control system as per forecast of its technical state
CN104764468A (en) Slew rate detection circuit
RU152833U1 (en) Piezoelectric Transducer Performance Monitoring Device
KR102087142B1 (en) Apparatus and method for testing hydraulic controller using simulator
CN109997087A (en) Fault diagnosis system
RU2656923C1 (en) Method of troubleshooting in continuous dynamic system based on introduction of trial deviations