SU771486A1 - Устройство дл измерени давлени - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относитс  к области контроль но-измерительной техники, в частности, к вибрационно-частотным датчикам, предназначенным дл  измерени  давлени  жидких и газообразных сред. В известных частотных датчиках давлени , содержащих цилиндрический резонатор, приемник, возбудитель колебаний, используетс  режим непрерывных автоколебаний 1 Известны также измерители давлени  с частотным выходом, содержащие резонатор, возбудитель колебаний, приемник, генератор импульсов и счетчик, которые работают в режиме свободных затухающих колебаний резонатора 1. Близким по технической сущности к предлагаемому устройству  вл етс  частотный датчик давлени , содержащий цилиндрический резонатор, приемник, возбудитель колебаний и усилитель системы самовозбуждени  2. Датчик работает следующим образом. Измер емое давление подводитс  во внутреннюю полость резонатора, образующего совместно с возбудителем, приемником и усилителем электромеханическую автоколебатель ную систему, частота колебаний которой совпадает с частотой собственных колебаний резонатора. Последн   св зана однозначной функциональной зависимостью с давлением контролируемой среды. При колебани х резонатора измен ютс  емкости конденсаторов, образованных электродами приемника и внещней цилиндрической поверхностью резонатора . Вследствие этого на выходе усилител  по вл етс  переменное напр жение той же частоты, что и частота колебаний резонатора . С выхода усилител  это напр жение подаетс  на возбудитель колебаний, который обеспечивает незатухающие колебани  резонатора . Выходной сигнал усилите;{   вл етс  одновременно и вь1ходным сигналом датчика , а фазова  характеристика усилител  такова , что на резонансной частоте резонатора выполн ютс  услови  самовозбуждени . Благодар  этому в системе существуют устойчивые автоколебани . Нестабильность фазового сдвига усилител  приводит к тому, что частота автоколебаний не совпадает с резонансной частотой резонатора при заданном давлении, что  вл етс  причиной возникновени  погрешности датчика.

Целью изобретени   вл етс  исключение погрешности датчика от нестабильности фазового сдвига усилител  и расширение функциональных возможностей датчика путем одновременного измерени  добротности резонатора , что может быть использовано дл  контрол  работы датчика, или измерени  в зкости сред, контактирующих с поверхностью резонатора.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в известном устройстве дл  измерени  давлени  с частотным датчиком к выходу предварительного усилител  системы самовозбуждени  перед .усилителем мош,ности подключены блок автоматической регулировки усилени  и блок управлени , один выход которого соединен с ключом, включенным между предварительным усилителем и усилителем мощности, а другой - соединен со счетчиком числа колебаний резонатора.

На фиг. 1 приведена функциональна  схема предлагаемого устройства дл  измерени  давлени  с частотным датчиком; на фиг. 2 - принципиальна  электрическа  схема блока управлени ; на фиг.З-временна  диаграмма процесса.

Устройство содержит частотный датчик давлени  с цилиндрическим резонатором 1, систему самовозбуждени , включающую в себ  приемник колебаний 2, возбудитель колебаний 3, предварительный усилитель 4 и усилитель мощности 5, ключ 6, включенный между усилител ми 4 и 5, блок автоматической регулировки усилени  7 и блок управлени  8, подключенный к выходу предварительного усилител  4. Один выход блока управлени  8 соединен с ключом 6, а второй - подключен к счетчику числа колебаний 9. Блок управлени  8 (фиг. 2) состоит из элемента задержки 10, подключенного к выходу предварительного усилител  4, триггера 11, один вход которого соединен с выходом элемента задержки 10, а второй с выходом элемента сравнени  12, вход которого соединен с выходом реле уровн  13, соединенного с ключом 14, включенным между предварительным усилителем 4 и реле уровн  13.

Устройство работает следующим образом .

Цилиндрический резонатор 1, усилители 4 и 5, приемник 2 и возбудитель 3 образуют замкнутый контур, в котором устанавливаютс  автоколебани . С помощью блока автоматической регулировки усилени  7 стабилизируетс  амплитуда сигнала на его выходе при из.менении добротности резонатора 1 под действием в зкости контролируемой среды. По истечении времени Т(, задаваемого устройством задержки 10, перебрасываетс  триггер 11, размыка  тем самым ключ 6И замыка  ключ 14. В результате автоколебательный контур оказываетс  разомкнутым , и цилиндрический резонатор 1 соверщает свободные затухающие колебани , которые с помощью приемника 2 преобразуютс  в электрический сигнал. С помощью реле уровн  13 из затухающего синусоидального сигнала формируютс  импульсы посто нной амплитуды, которые подсчитываютс  счетчиком 9. После прохождени  последнего периода сигнала, амплитуда которого больще уровн  срабатывани  реле 13 элементом сравнени  12, формируетс  сигнал , который перебрасывает триггер П. В результате ключ 6 замыкаетс , а ключ 14 размыкаетс . Затем весь процесс повтор етс  сначала. Длительность времени, в течение которого амплитуда сигнала падает от уровн , определ емого блоком автоматической регулировки усилени  7, до уровн , определ емого реле 13, зависит от в зкости контролируемой среды и равна Tj.

Дл  измерени  частоты колебаний резонатора 1 может использоватьс  выходной сигнал реле уровн  13 (в случае измерени  частоты в режиме затухающих колебаний) или выходной сигнал предварительного усилител  4 (при непрерывном измерении частоты ).

При измерении частоты колебаний резонатора 1 в режиме свободных затухающих колебаний погрещность от нестабильности фазового сдвига усилителей 4, 5 отсутствует и частота колебаний определ етс  выражением:

0)1 шоУ1 -f где (DO - частота свободных незатухающих

колебаний резонатора 1;

f - параметр затухани , св занный с добротностью резонатора 1 соотнощением:

ао

в режиме непрерывных автоколебаний частота выходного сигнала датчика, описанного в 2 с учетом фазового сдвига усилителей , равна: ( ыо (I + -оШдо) VI - Wi +

где Д q)-фазовый сдвиг в усилител х (предварительном и усилителе мощности ).

Например, при Q 1000, Д9 5° и ао 10000 Гц получим

А со 0,86 Гц.

При непрерывном измерении частоты выходного сигнала за врем  T Ti-f Tj, абсолютна  погрещность предлагаемого устройства также меньше, чем датчика, описанного в 2, и составл ет:

До) АО TvJrT

Таким образом, повыщение тЬчности здесь достигаетс  за счет уменьщени  времени непрерывных автоколебаний.

Дл  расщирени  функциональных возможностей устройства используетс  счетчик импульсов 9, в котором фиксируетс  число импульсов п, пропорциональное добротности резонатора 1:

Claims (2)

1. n Q.4-ln, где и i- напр жение стаоилизации блока ав томатической регулировки усилени  7; Ui - уровень срабатывани  реле 13. Добротность резонатора 1 определ етс  параметрами контролируемой среды, свойствами материала резонатора 1 и его конструктивными элементами. Достоинством предлагаемого устройства  вл етс  отсутствие погрешности от нестабильности фазового сдвига усилител  и возможность одновременного измерени  добротности резонатора, что улучшает его технико-экономические показатели по сравнению с известными аналогичными устройствами . Формула изобретени  Устройство дл  измерени  давлени , содержащее частотный датчик давлени  с резонатором и системами возбуждени  и съема колебаний, подключенный к последовательно соединенным предварительному усилителю и усилителю мошности, выход которого соединен с возбудителем колебаний резонатора, и измерительный прибор, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени  за счет исключени  погрешности от нестабильности фазового сдвига усилителей и расширени  функциональных возможностей путем одновременного измерени  добротности резонатора, оно снабжено блоком автоматической регулировки усилени , блоком управлени , счетчиком числа колебаний резонатора и ключом, включенным между предварительным усилителем и усилителем мощности, при этом блок автоматической регулировки усилени  и блок управлени  подключены к выходу предварительного усилител , один из выходов блока управлени  соединен с ключом, а другой его выход подсоединен к счетчику числа колебаний резонатора. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Новицкий П. В. и др. Цифровые приборы с частотными датчиками. Л., «Энерги 
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 427256, кл. G 01 L 11/00, 1972 (прототип ).