SU1137366A1 - Устройство дл градуировки измерительных преобразователей давлени - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАДУИРОВКИ ИЗМЕРИТЗЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ДАВЛБКИЯ , содержащее задающий генератор, соединенный с формирователем меток времени и через усилитель - с излучателем , размещенным в рабочей камере е повер емым и образцовым измерительными преобразовател ми, два канала измерени  со средствами преобразо вани  выходных сигналов повер емого и образцового измерительных преобразователей , цифровой преобразователь декартовых координат в .пол рные, к выходу которого подключены блок делени , сумматор, и программирующее устройство, выход которого св зан с задающим генератором, преобразователем декартовых координат в пол рные , блоком делени  и сумматором, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности определе НИН диниамйческих характеристик изме  рительных преобразователей давлени , в него введены счетчик импульсов с дешифратором с четырьм  выходами, подключенный к выходу формировател  меток времени и св занный с программирующим устройством, а средства преобразовани  выходного сигнала повер емого и образцового измерительных преобразователей давлени  выполнены в виде четырех двухвходовых элементов И и двух реверсивных счетчиков , причем первые входы всех четырех элементов И, вход щие в состав средства преобразовани  выходного сигнала повер емого преобразовател  давлени , подключены к его выходу, i первые входы всех (Четырех двухвходо вых элементов И, вход щих в состав (Л средства преобразовани  выходного сигнала образцового преобразовател  давлени , подключены к выходу образцового преобразовател  давлени , а вторые входы элементов И средства преобразовани  выходного сигнала повер емого преобразовател  давлени  попарно объединены с вторыми входами элементов И средства м преобразовани  выходного сигнала образцового преобразовател  давлени , t и кажда  пара соединена с одним из м л четырех выходов дешифратора счетчика импульсов, при этом в каждом из средств преобразовани  выходного сигнала выход каждого элемента И соединен с одним из входов соответствующего реверсивного счетчика, а кодовые выходы счетчиков подключены к цифровому преобразователю декартовых координат в пол рные.

Description

Изобретение относитс  к приборостроению , в частности к устройствам дл  градуировки измерительных преобразователей давлени  (ИПД).

Известно, устройство дл  динамической градуировки ПДП, содержащее приводной электродвигатель, кинематически св занный с элементом генерации колебанй й, выполненным в виде круглой заслонки с осью вращени , расположенной вдоль ее диаметра и установленной в трубопроводе по диаметру его поперечного сечени  tl3 Однако это устройство не обеспечивает высокой точности определени  динамических характеристик ИПД.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае-т мому эффекту  вл етс  устройство дл  градуировки, содержащее задающий генератор, соединенный с формирователем меток времени и через усилитель - с излучателем, размещенным в рабочей камере с повер емым и образцовым измерительными преобразовател ми , два канала измерени  со средствами преобразовани  выходных сигналов повер емого и образцового измерительных преобразователей, цифровой преобразователь декартовых координат в пол рные,к выходу которого подключены блок делени , сумматор , и программирующее устройство, выход которого св зан с задающим генератором, преобразователем декарговых координат в пол рные, блоком делени  и сумматором C2J.

При испытании и метрологической аттестации ИПД с частотно-импульсным представлением выходной информации (например, струнных датчиков давлени ) и при наличии образцового ИПД также с частотно-импульсной формой представлени  информации прототип имеет следующий недостаток. Дл  преобразовани  мгновенных значений информативного параметра выходного сигнала аттестуемого датчика (частоты) в цифровую форму в качестве аналого-цифрового преобразо-: вател  .приходитс  использовать цифровой периодомер, так как йругие етоды измерени  мгновенной частоты не дают необходимогобыстродействи  и не обеспечивают синхронности измерени . Последнее снижает точность определени  динамических характеистик ИПД, так как измерение периоа , (при цифровом преобразовании мгновенных значений частотных выходных сигналов аттестуемого и образцового ПД) может начатьс  не мгновенно о сигналу с блока синхронизации, а с существенной временной задержкой о прихода очередного импульса выходой частоты того или иного ИПД. Эта ременна  задержка может измен тьс  лучайным образом в диапазоне от

нул  до одного периода выходных сигналов ИПД и,кроме того, зависит от значений этих сигналов, т.е. от чувствительности аттестуемого и образцового ИПД. Результат цифрового измерени  периода получаетс  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 результат измерени  мгновенных частот аттестуемого и образцового ИПД по текущим периодам, зависимость этих моментов от чувствиельности того или иного ИПД снижают точность определени  динамических характеристик ИПД изза нарушени  синхронности измерений

Кроме того, поскольку .-быстродействующие образцовые ИПД имеют аналоговый выходной сигнал, обработку сигналов аттестуемого и образцового ИПД приходитс  выполн ть разными средствами.

То же происходит и при обработке выходных сигналов аналоговых аттестуемого и образцового ИПД, как это производитс  в прототипе. В этом случае точность определени  динамических характеристик существенно снижаетс  из-за значительного апертурного времени (минимального времени преобразовани ) аналого-цифровы преобразователей, которое также в обоих каналах измерени  неопределенно и зависит от значений выходных сигналов ИПД, т.е. от чувствительности аттестуемого и образцового ИПД. Все это затрудн ет получение достоверных результатов при определеНИИ динамических характеристик ИПД с с различной формой представлени  выходной информации.

Цель изобретени  - повыщение точности определени  динамических характеристик ИПД.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  градуировки измерительных преобразователей давлени , содержащее задающий генератор, соединенный с формирователем меток времени и через усилитель - с излучателем, разме- .

щенным в рабочей камере с noBepHeMfcaK и образцовым измерительными преобразовател ми , два канала измерени  со средствами преобразовани  выходных сигналов повер емого и образцового измерительных преобразователей,цифровой преобразователь декартовых координат в пол рные, к выходу которого подключены блок делени , сумматор , и программирующее устройство, выход которого св зан с задающим генератором, преобразователем декар товых координат в пол рные, блоком делени  и сумматором, введены счетчик импульсов с дешифратором с четы м  выходами, подключенный к выходу формировател  меток времени и св за ный с программирующим устройством, а средства преобразовани  выходного сигнала повер емого и образцового и мерительных преобразователей давлени  выполнены в виде четырех двухвходовых элементов И и двух реверсивных счетчиков, причем первые вхо ды всех четырех элементов И, вход щие в состав средства преобразовани выходного сигнала повер емого преобразовател  давлени , подключены к его выходу, первые входы всех четырех двухвходовых элементов И, вхо д щих всостав средства преобразовани  выходного сигнала образцового преобразовател  давлени , подключены к выходу образцового преобразовател  давлени , а вторые входы элементов И средства преобразовани выходного сигнала повер емого преобразовател  давлени  попарно объединены с вторыми входами элементов средства преобразовани  давлени , и кажда  пара соединена с одним из четырех выходов дешифратора счетчика импульсов, при этом в каждом из средств преобразовани  выходного сигнала выход каждого элемента И со единен с одним из входов соответствующего реверсивного счетчика, а- кодовые выходы счетчиков подключены к цифровому преобразователю де картовых координат в пол рные. На фиг.1 и 2 дана блок-схема устройства; на фиг.З и 4 - то же, в случав использовани  датчиков с аналоговыми выходными сигналами; на фиг.З - одна из возможных систем весовых функций, реализуема  счетчиком импульсов с дешифратором; а на фиг.б - процесс накоплени  данн в соответствии с алгоритмом работы устройства. Устройство содержит задающий ге нератор 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 давлени 6, аттестуемый: ИПД 7, образцовый ИПД 8, программирующее устройство цифровой преобразователь 10 декартовых координат в пол рные, блок делени  11, сумматор 12, блоки логического умножени  13,14, счетчик 1-5 импульсов с дешифратором, формирующий весовые функции, блоки реве сивных счетчиков 16,17, включающи по два реверсивных счетчика, логические элементы И 18-25, реверсивн счетчики импульсов 26-29, преобраз ватели напр жение-частота 30 и 31. Устройство дл  градуировки измериельных преобразователей давлени  работает следующим образом. Программирующее устройство 9 устанавливает частоту задающего генератора 1, соответствующую первой точке частотного диапазона, в котором определ етс  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 излучател  4, подключенного к задающему генератору 1 через усилитель мощности 5, создает гармонически измен ющеес  давление в камере б. Воспроизводимое в камере 6 полз давлени  источника 3 одновременно воздействует на аттестуемый частотный ИПД 7 и образцовый частотный ИПД 8. В отличие от прототипа ВЕЛ :одные частотноимпульсные сигналы этих преобразователей в первом и втором каналах измерени  .поступают на блоки логического умножени  13 и 14 (фиг.1), на которые подаетс  одна и та же система весовых функций, формируема  счетчиком импульсов с дешифратором 15. Каждый блок логического умножени  состоит из четырех элементов И (фиг.2), блок 13 канала измерени  из элементов И 18-21, а блок 14 канала измерени  - из элементов И , причем первые входы элементов И 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 сое .динены 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 выходок дешифратора блока 15 (сигнал eJ ) . Формы и временные сдвиги сигналов «,Ь, с, (J на выходе дешифратора блока 15, а также эквивалентные весовые функции W, и Wj , формируемые с помощью меток времени, показаны на фиг.5. В процессе накоплени  данных каждый логический элемент И в блоках логического умножени  13 и 14 пропускает импульсы с выходов ИПД 7 и 8 на соответствующие входы реверсивных счетчиков 26, 27 в блоке 16канала измерени  28 и 29, в блоке 17 канала измерени  в течение тех интервалов времени, когда на втором входе этого элемента действует логическа  единица. Расположение этих интервалов по отнс иению к сигналам ИПД не мен еетс  в течение всего времени накоплени  (на какой-либо из частот испытательного сигнала). В результате каждый из реверсивн счетчиков в течение заданного числа периодов испытательного сигнала накапливает число импульсов, пропорци ональное сумме заштрихованных на со ответствую1йЬй кривой фиг.6 площадей с учетом указанных на каждой заштрихованной площади знаков, т.е. и тегралу произведени  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 функци х, а именно с номерами четными и кратными трем, то число им , N02 вг репульсов N д-1 версивных счетчиках 26-29 в определенном (одном и том же) масштабе соответствуют коэффициентам А., , В Aj , В разложени  кривых выходных частот ИПД 7 и 8 в р ды Фурье. Поэтюму из вычислительных операций прототипа в данном устройстве выполнить определение -пч амплитуд начальных фаз и arcio;-- i , сЧ 1Гд 1 NA Nfl а также вычисление отношени  амплитуд N(- / и разности , 1 которые представл ют ординаты искомых амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик аттестуемого ИПД. Первые операции по определению MCJ и YJ (где j 1,2) соответствугот алгоритму работы преобразовате л  декартовых координат в пол рные 10 и определ ютс  им последовательно во времени под управлением программирующего устройства 9.Ордината АЧХ, равна  отношению амплитуд С1 / с2 - определ етс  цифровым делительным устройством 11, а ордината ФЧХ, равна  разности фаз 4 , вычисл етс  сумматором 12. Делительное устройство 11 и суммато 12 управл ютс  программируюц&1м устройством 9. После выполнени  перечисленных операций сигналами с выхода программирующего устройства 9 измен етс  частота испытательного сигнала задающего генератора 1, и находитс  следующа  точка АЧХ и ФЧХ и т.д. по всем точкам частотного ди anasoHav в котором определ ютс  дан ные характеристики. В случае, когда испытуемый ИПД имеет частотно-импульсную форму пре ставлени  выходной информации (как. например, струнный датчик давлени ), а образцовый ИПД имеет непрерывный . выходной сигнал (как,например, пьезоэлектрический датчик давлени ),выходной сигнал аналогового образцового ИПД можно преобразовать в частотно-импульсную форму с помощью дополнительно введенного в устройство быстродействующего (например , интегрирующего) преобразовател  напр жение-частота ЗО(фиг.З). В том случае, когда оба ИПД  вл ютс  аналоговыми, необходимо выполнить преобразование в частотноимпульсную форму выходных сигналов обоих ИПД с помощью преобразователей напр жение-частота 3.0 и 31 (фиг.4). Устройство позвол ет существенно повысИтЪ точность экспериментального определени  динамических характеристик ИПД. Это объ сн етс  тем, что элементы И срабатывают практически мгновенно по сигналам с выходов дешифратора счетчика импульсов, формирующегЪ весовые фракции, в то врем  как аналого-цифровые преобразователи всегда имеют значительное апертурное врем  (минимальное врем  преобразовани ) , которое к тому же зависит от преобразуемого напр жени . Кроме того, в предлагаемом устройстве обрабатываетс  информаци  не об отдельных точках на кривых сигналов, как в прототипе, а о площад х, что существенно снижает вли ние шумов и помех, в том числе уменьшает вли ние случайных возмущений воспроизводимого давлени  в камере устройства . В предлагаемом устройстве выходные сигналы аттестуемого и образцового ИПД умножаютс  на одну и ту же систему весовых функций, и при-.этом не требуетс  точной фазировки весовых функций по отношению к испытательному сигналу или выходному сигналу испытуемого КПД, и, таким образом, погрешности формировани  весовых функций практически не сказываютс  на результатах определени  динамических характеристик ИПД. Одновременно достигаетс  существенное упрощение устройства, в предлагаемом устройстве по сравнению с прототипом значительно упрощены вычислительные операции (поскольку не требуетс  производить операции накоплени  данных и определени  коэффициентов р дов Фурье как в прототипе, эти операции в предлагаемом устройстве выполн йтс  без введени  специальных узлов), в св зи с чем отсутствуют такие узлы как усредн ющие и множительные устройства на их входах, а также существенно разгружаетс  пам ть программирующего устройства.

Ж

ftc,/.

сг

f6

11

мм н

ю

.

Фиг. 2

Фиг Л

iiiiniiiiliiiniiiiniiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiHiiti}iititiiii fplV, I I f A. / r / /

Ir

/xVV

I

I

I

04/. 6

Claims (1)

1. 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 преобразо* вания выходных сигналов поверяемого и рбразцового измерительных преобразователей, цифровой преобразователь декартовых координат в полярные, к выходу которого подключены блок деления, сумматор,и программирующее устройство, выход которого связан с задающим генератором, преобразователем декартовых координат в полярные, блоком деления и сумматором, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определен ния диниамйческих характеристик измея рйтельных преобразователей давления, в него введены счетчик импульсов с дешифратором с четырьмя выходами, подключенный к выходу формирователя меток времени и связанный с программирующим устройством, а средства преобразования выходного сигнала поверяемого и образцового измерительных преобразователей давления выполнены в виде четырех двухвходовых элементов И и двух реверсивных счетчиков, причем первые входы всех четырех элементов И, входящие в состав средства преобразования выходного сигнала поверяемого преобразователя давления, подключены к его выходу, первые входы всех .четырех двухвходо* g вых 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 выходного сигнала образцового преобразователя давления, i и каждая пара соединена с одним из четырех выходов дешифратора счетчика импульсов, при этом в каждом из средств преобразования выходного сигнала выход каждого элемента И соединен с одним из входов соответствующего реверсивного счетчика, а кодовые выходы счетчиков подключены к цифровому преобразователю декартовых координат в полярные.

   SU .1137366

   11373,66