Калибровочное устройство для ультразвукового расходомера

 

Использование: для калибровки время - импульсных ультразвуковых расходомеров. Сущность изобретения: устройство содержит входные 3,4 и выходные 1,2 шины, микропроцессорную систему 5, клавиатуру 6, дисплей 7, таймер 8, программируемый интерфейс 9, три цифроаналоговых преобразователя 10,11,12, коммутатор 13, дискриминатор 14, преобразователь 15 напряжение - время с обратной зависимостью, три сумматора 16,18,21, источник 19 опорного напряжения, блок 20 установки начальных условий, преобразователь 22 напряжение - ток, четыре токовых переключателя 17,23,24,25, конденсатор 26 и компаратор 28. 3 ил.

Изобретение относится к време-импульсным ультразвуковым расходомерам и, в частности, к устройствам обработки и калибровки интервалов для них.

Известно устройство для диагностики ультразвуковых расходомеров, содержащее программный блок, мультиплексор и компаратор, управляемую линию задержки, выполненную в виде n инерционных звеньев, причем выходы программного блока соединены с входами мультиплексора, вход разрешения которого соединен с переключателем направления зондирования, информационные входы с выходами n инерционных звеньев, а выход с информационным входом компаратора, опорный вход которого соединен с выходом делителя, выход с переключателем направления зондирования измерительного преобразователя (электронного блока), входы инерционных звеньев управляемой линии задержки соединены с входом делителя и выходом измерительного преобразователя, соединенного с переключателем направления зондирования [1] Недостатком известного устройства является погрешности примененного способа имитации потока в неподвижной среде, а также низкая точность измерения, которая вызвана тем, что одновременно с имитацией потока всегда имеет место имитация температуры измеряемой среды или имитация геометрических параметров проточной полости, отличных от реальной.

Наиболее близким аналогом изобретения является устройство для диагностики ультразвукового расходомера, содержащее микропроцессорную систему с дисплеем и клавиатурой, программируемые таймер и параллельный интерфейс, подключенные к магистралям данных, управления и адреса и схеме дешифрации адреса, первый цифроаналоговый преобразователь, подключенный к магистралям данных и управления и схеме дешифрации адреса, выход которого через первый вход первого сумматора соединен с первым входом ждущего преобразователя напряжение-время с обратной зависимостью, выход которого через второй вход дискриминатора времени подключен ко второму входу регистра ввода программируемого параллельного интерфейса, первый вход которого соединен с первой выходной шиной и первым выходом программируемого таймера, третий выход которого соединен со второй выходной шиной, блок диагностики и источник опорного напряжения [2] Техническим результатом от использования изобретения является увеличение точности и расширение функциональных возможностей устройства.

Это достигается тем, что блок диагностики содержит второй и третий цифроаналоговые преобразователи, подключенные к магистралям данных и управления и схеме дешифрации адреса, цифровой коммутатор, первый и второй входы которого подключены к первой и второй входным шинам соответственно, третий и четвертый входы соединены со вторым и третьим выходами программируемого таймера, управляющий вход соединен с первым выходом регистра вывода программируемого интерфейса, первый выход соединен с первым входом дискриминатора времени, а второй выход подключен ко второму входу ждущего преобразователя напряжение-время с обратной зависимостью, токовый ключ, вход управления которого соединен со вторым выходом регистра вывода программируемого параллельного интерфейса, второй и третий сумматоры и блок установки начальных условий, причем второй сумматор через токовый ключ соединен с первым сумматором, а его входы подключены к источнику опорного напряжения и выходу второго вспомогательного цифроаналогового преобразователя, входы третьего сумматора соединены с блоком установки начальных условий и выходом третьего вспомогательного цифроаналогового преобразователя, а его выход 3 с третьим входом ждущего преобразователя напряжение-время с обратной зависимостью.

Устройство изображено на чертеже, где на фиг. 1 показана блок-схема; на фиг. 2 таблица соответствия кодовых сигналов режимам работы; на фиг.3 - временные диаграммы работы блоков устройства.

Калибровочное устройство для ультразвуковых расходомеров содержит две выходные шины 1 и 2 и две входные шины 3 и 4 и управляется типовой микропроцессорной системой 5, имеющей магистрали данных, управления и адреса МД, МУ и МА, соответственно, схему дешифрации адреса, осуществляющую избирательную выборку устройств (не показана из-за общеизвестности), клавиатуру 6, с помощью которой оператором выводится на дисплей 8 измерительная и служебная информация. Магистрали данных МД и управления МУ, а также выходы схемы дешифрации адреса подключены к входам трехканального программируемого таймера 8, программируемого параллельного интерфейса 9, первого, второго и третьего цифроаналоговых преобразователей 10,11,12 соответственно. К входам таймера 8 и интерфейса 9 дополнительно подключена магистраль адреса МА. Первый выход А таймера 8 соединен с шиной 1 и первым входом регистра ввода интерфейса 9. Второй и третий выходы В и С таймера 8 подключены к третьему и четвертому входам цифрового коммутатора 13, к первому и второму входам которого подведены входные шины 3 и 4 соответственно. Управляющий вход коммутатора 13 подключен к первому выходу регистра вывода интерфейса 9, первый выход коммутатора 13 соединен с первым входом дискриминатора 14 времени,а второй выход коммутатора 13 со вторым входом ждущего преобразователя 15 напряжение-время с обратной зависимостью.

Выход дискриминатора 14 соединен со вторым входом регистра ввода интерфейса 9, а второй вход дискриминатора подключен к выходу преобразователя 15, первый вход которого подключен к выходу первого сумматора 16. Первый вход сумматора 16 подключен к выходу первого цифроаналогового преобразователя 10, а второй через токовый ключ 17 соединен с выходом второго сумматора 18. Управляющий вход ключа 17 подключен ко второму выходу регистра вывода интерфейса 9. К первому входу второго сумматора 18 подключен источник 19 опорного напряжения, а к второму входу выход второго вспомогательного цифроаналогового преобразователя 11.

Выход блока 20 установки начальных условий подключен к первому входу третьего сумматора 21, а выход третьего вспомогательного цифроаналогового преобразователя 12 подключен к второму входу сумматора 21, выход которого соединен с третьим входом преобразователя 15 напряжение-время.

Ждущий преобразователь 15 напряжение-время включает в себя преобразователь 22 напряжение-ток с заземленной нагрузкой, второй, третий и четвертый токовые ключи 23, 24 и 25 соответственно, хронирующий конденсатор 26 и компаратор 27, на опорный вход которого поступает неизменное напряжение U_o. Вход преобразователя 22 подключен к первому входу преобразователя 15, а его выход через второй токовый ключ 23 соединен с земляной шиной и через третий токовый ключ 24 подключен к первой обкладке конденсатора 26, вторая обкладка которого подключена к земляной шине. Первая обкладка конденсатора 26 подключена к информационному входу компаратора 27, выход которого соединен с выходом преобразователя 15, и через четвертый ключ 25 соединена с третьим входом преобразователя 15. Управляющие входы второго, третьего и четвертого ключей 23,24 и 25 объединены и подключены к первому входу преобразователя 15.

Выходная шина 1 предлагаемого устройства при его работе в составе ультразвукового расходомера подключается к входам формирователя зондирующих импульсов и коммутатора зондирующих и приемных сигналов, а выходная шина 2 - соединяется со входами первого и второго селекторов приемных сигналов.

Входная шина 3 подключена к выходу формирователя опорного импульса ультразвукового расходомера, а входная шина 4 к выходу формирователя информационного импульса.

Устройство работает следующим образом.

По запросу оператора с клавиатуры 6 с помощью микропроцессорной системы 20 в предлагаемом устройстве организовано три режима работы: первый и второй имитационные и рабочий (см.фиг.2). Каждый из режимов характеризуется двумя типами чередующихся опросов. В рабочем режиме чередуются калибровочные и рабочие опросы, а в имитационных режимах калибровочные и поверочные.

Калибровочные опросы это временные промежутки, в течение которых устройство осуществляет автокоррекцию своих параметров, в рабочих опросах производится обработка первичной измерительной информации от ультразвукового расходомера, а в поверочных обработка имитируемой измерительной информации. Калибровочные и поверочные опросы также включают в себя условно два такта по потоку и против.

В рабочих опросах устройство обслуживает ультразвуковой расходомер, вырабатывая управляющие воздействия по первой и второй выходным шинам 1 и 2 соответственно и воспринимая от него измерительную информацию по первой и второй входным шинам 3 и 4. Переключение в рабочий опрос осуществляется программно за счет соответствующей инициализации таймера 8 и параллельного интерфейса 9. При этом первый канал А таймера 8 работает в режиме генератора прямоугольных сигналов, вырабатывая сигналы 28 тактовой частоты F_т, которая через шину 1 управляет работой возбудителя зондирующих импульсов и переключателя направления зондирования. Сигналы 28 через первый вход регистра ввода интерфейса 9 осведомляют микропроцессорную систему 5 о характере тактов. На втором выходе В таймера 5 вырабатываются импульсы 29, определяющие временное положение строб-сигналов 30 на третьем выходе С. При этом второй канал таймера инициализирован в режиме генератора схемотехнически управляемого строба, а третий в режиме программируемого ждущего мультивибратора. Строб-сигналы 30 через вторую выходную шину 2 управляют работой селекторов приемных сигналов.

В рабочих опросах по входным шинам 3 и 4 усилителей-формирователей ультразвукового расходомера поступают опорный и информационный импульсы. Микропроцессорная система 25 формирует на первом выходе регистра вывода параллельного интерфейса управляющий сигнал (например, логический нуль), который переводит коммутатор 13 в состояние, в котором опорный импульс 31 на шине 3 через его второй выход поступает на второй вход преобразователя 15 напряжение-время, а информационный импульс 32 на шине 4 через первый выход коммутатора 13 поступает на первый вход дискриминатора 14 времени.

В рабочих опросах на втором выходе регистра вывода интерфейса 9 формируется управляющее воздействие (например, логический нуль), которое переводит первый токовый ключ 17 в замкнутое состояние. На выходах второго и третьего цифроаналоговых преобразователей 11 и 12 действуют напряжения, сформированные при коррекции в калибровочных опросах.

Второй сумматор 18 суммирует выходное напряжение второго вспомогательного цифроаналогового преобразователя 11 с напряжением источника 19 опорного напряжения. Выходное напряжение сумматора 18 обеспечивает ток I_o, который через замкнутый токовый ключ 17 поступает на второй вход первого сумматора 16.

Выходное напряжение первого цифроаналогового преобразователя 10, подлежащее коррекции в рабочих опросах, как в тактах по потоку, так и против потока, обеспечивает первый вход первого сумматора 16 током аК_р, где а ток, создаваемый напряжением, соответствующим единице младшего разряда ЦАП (единичному коду на его входе); К_р текущее значение кода на ЦАП 10.

На выходе сумматора 16 действует напряжение, пропорциональное сумме токов I_o + аК_р, приложенное к незаземленной нагрузке и к первому входу преобразователя 15 напряжение-время с обратной зависимостью.

На третьем входе преобразователя 15 действует сумма выходных напряжений третьего вспомогательного ЦАП 11 и блока 20 установки начальных условий. Блок 20 вырабатывает стабильное постоянное напряжение U_ну необходимого уровня. Он может быть выполнен в виде стабильного резистивного делителя, на вход которого поступает опорное напряжение.

В рабочем опросе, в такте по потоку МП система выставляет на входе первого ЦАП 10 код К_р1, подлежащий коррекции.

До прихода опорного и информационного импульсов элементы преобразователя 15 находятся в следующем состоянии. Ключи 23 и 25 открыты, а ключ 24 закрыт, к первой обкладке конденсатора 26 с емкостью Е подведено напряжение U_ну < U_o, на выходе компаратора 27 действует логический нуль, а выходной ток преобразователя 22 напряжение-ток стекает через ключ 23 на земляную шину, то есть отводится от конденсатора 26.

С приходом опорного импульса 31 на первый вход преобразователя 15 ключи 23 и 25 закрываются, а ключ 24 открывается, и производится заряд конденсатора 26 постоянным током (I_o + аК_р1)С_o i_у, где С_o 1 коэффициент преобразования суммы токов в ток заряда конденсатора; i_у результирующий ток утечки преобразователя 15.

Утечка в преобразователе 15 характеризуется суммарным током, образующимся из входного тока компаратора 27, тока утечки конденсатора 26 и базовых токов транзисторов в составе преобразователя 22 напряжение-ток.

Напряжение 33 на конденсаторе 26 изменяется по линейному закону и при достижении им уровня U_оп на опорном входе компаратора 27 на его выходе формируется импульс 34, который поступает на второй вход дискриминатора 14. На первый вход дискриминатора 14 с опережением или запаздыванием поступает информационный импульс 32. По результатам временного сопоставления фронтов импульсов, действующих на входах дискриминатора 14, последний вырабатывает управляющее воздействие 35 (логический нуль или единицу), которое через второй вход регистра ввода интерфейса 9 оповещает МП систему о направлении коррекции кода К_р2.

В установившемся режиме время заряда конденсатора 26 меньше времени t_р1 между опорным и информационным импульсами в такте по потоку на величину задержки = _тк+ _к,
где _тк задержка, вносимая при переключениях токовых ключей;
_т задержка, вносимая компаратором.

Приращение напряжения на конденсаторе 26 емкостью Е за интервал уравновешивания составляет
U_o U_оп U_ну
При этом с учетом известных соотношений в преобразователе 15 развертывающего типа имеет место равенство

Работа устройства в рабочем опросе в такте против потока аналогична, с той только разницей, что на вход первого ЦАП 10 поступает код К_р2, сумматор 16 находит сумму токов I_o и аК_р2, временной интервал между опорным и информационным импульсами на выходе коммутатора 13 составляет t₂, а откорректированное значение кода К_р2 удовлетворяет равенству

В установившемся режиме определяемая МП системой разность кодов К_р1 и К_р2, являющаяся мерой скорости потока, имеет вид

где первый коэффициент суммарной задержки.

Определяемая МП системой сумма кодов К_р1 и К_р2, являющаяся мерой скорости звука в среде, может быть представлена в виде

где второй коэффициент суммарной задержки.

При исправных элементах значения и i_у весьма малы и не оказывают заметного влияния на сумму и разность кодов, суммарная задержка t не превышает 86 нс, а суммарный ток утечки, определяемый компаратором, транзисторами в преобразователе 22 и конденсатором 26 не превышает 260 нА. Значения К_з1 и К_з2 близки к единице, а вносимая ими погрешность не превышает сотых долей процента. Эта ситуация резко меняется при неисправностях элементов или их старении и использована в качестве признака для самодиагностики (автотестирования).

Из выражений DK_p и K_p видно, что основным источником нестабильности являются величины ЕU_o/aC_o и I_o/a, которые подлежат стабилизации при калибровочных опросах. Наибольшую нестабильность имеет конденсатор 26, изменяющий свою емкость Е в диапазоне рабочих температур на 3-4% Существенной нестабильностью обладают величины I_o и С_o, значения которых определяются резистивными элементами, а также значение опорного напряжения U_o компаратора 27 в рабочем диапазоне температур. Разброс тока а единицы младшего разряда ЦАП 10 достигает 0,3% при использовании в его качестве микросхемы МАХ508 фирмы Maxim. Для серийных отечественных ЦАП это значение на порядок больше.

В рабочем режиме при калибровочных опросах стабилизация указанных величин осуществляется следующим образом.

Переключение в калибровочный опрос при рабочем режиме осуществляется программно за счет переинициализации третьего канала С таймера 8. При этом канал А продолжает вырабатывать сигналы 28 тактовой частоты F_т канал В схемотехнически управляемый строб 36, а канал С также вырабатывает схемотехнически управляемый строб 37. На первом выходе регистра вывода интерфейса 9 МП системой 5 устанавливается сигнал логической единицы, переводящий коммутатор 13 в состояние, при котором на его первом выходе действует сигналы 37, а на втором сигналы 36 от третьего и второго каналов таймера. Сигналы на входных шинах 3 и 4 на выходы коммутатора 13 не поступают. При этом импульсы 36 имитируют опорные, а импульсы 38 информационные. Временные интервалы между имитируемыми опорными и информационными импульсами устанавливаются с высокой точностью, так как на вход таймера 8 поступают выходные сигналы от схемы тактового питания на основе кварцевого генератора. Управляющее воздействие на втором выводе регистра вывода интерфейса 9 переводит первый ключ 17 в разомкнутое состояние.

На входах первого ЦАП 10 МП системой устанавливается постоянный код К_э1, задаваемый оператором с клавиатуры 6 и хранимый в памяти. Эта процедура производится единожды, при выпуске из производства или ремонта. Коррекция кодов по результатам опроса осуществляется для второго и третьего ЦАП 11 и 12.

При калибровочных опросах в тактах по потоку на входе первого ЦАП 11 выставляется эталонный код К_э1, а на выходе коммутатора 13 формируется два имитационных импульса 36 и 37, временное отстояние фронтов которых определяет эталонный временной интервал t_э1. Опрос проточной полости при этом не производится, поэтому необходимость в стробируемых импульсах не существует. Имитационный опорный сигнал 36 производит запуск преобразователя 15, заряд 38 конденсатора 26 осуществляется по линейному закону от напряжения U_ну до U_оп, фронт выходного импульса компаратора 27 сопоставляется с имитируемым информационным сигналом 37 и дискриминатор 14 вырабатывает управляющее воздействие, которое осведомляет МП систему о направлении коррекции кода К₃ на входе третьего ЦАП 12. Код К₂ на входе второго ЦАП 11 остается в этом такте неизменным. Коррекция кода К₃ приводит к изменению напряжения на выходе ЦАП 11 изменению значения U_o до уровня, при котором выполняется равенство
ЕU_o/aC_o t_э1K_э1K_у
Таким образом, оператором могут быть заданы значения t_э1 и К_э1, а следящая система в тактах по потоку при калибровочном опросе осуществляет стабилизацию величины ЕU_o/aC_o на заданном уровне при любом изменении входящих в нее параметров.

При калибровочных опросах в тактах против потока работа устройства аналогична, с той только разницей, что за счет соответствующей инициализации таймера 8 интервал между имитируемым опорным 36 и информационным 37 импульсами составляет t_э2, а на входах первого ЦАП 10 устанавливается постоянная кодовая комбинация К_э2, код К₃ третьего ЦАП 12 в этом такте остается неизменным, а коррекция кода К₂ второго ЦАП 11 осуществляется до стабилизации величины

Значения t_э2 и К_э2 так же, как и в условном такте по потоку, предварительно задаются оператором с клавиатуры.

Таким образом, в рабочем режиме при калибровочных опросах производится стабилизация указанных величин, а при рабочих опросах обработка измерительной информации, поступающей от проточной полости.

Решая выражение для разности кодов относительно 1/t_р1 -1/t_р2 и подставляя в функцию преобразования по каналу скорости потока, представим ее в виде

C учетом известного соотношения
V_max 353,857 Q_max/D²
где V_max осредненная скорость потока, соответствующая верхнему пределу расхода через проточную полость,м/с;
С_г1 и С_г2 геометрические коэффициенты, характеризующие проточную полость;
Q_max верхний предел расхода, м³/ч;
D реальный диаметр проточной полости, мм, функцию преобразования по каналу расхода можно представить в виде

Таким образом, при известных геометрии проточной полости и верхнем пределе измеряемого расхода введением в память электронного блока эталонных параметров t_э1, K_э1 можно достигнуть заданной чувствительности электронного блока без совместной проливки на расходомерной установке.

Решая выражение для суммы кодов относительно 1/t_р1+1/t_р2 и подставляя в функцию преобразования по каналу скорости звука, представим ее в виде

Cумма и разность кодов в рабочем режиме индицируются на дисплее МП системы 5 для осведомления при настройке.

Вводя в память электронного блока помимо эталонных сигналов t_э1, t_э2, K_э1 и K_э2 коэффициенты, характеризующие геометрию проточной полости, вычисленные МП системой 5 разность K_p и сумму K_p можно индицировать на дисплее в именованных единицах измерения расхода, объема и скорости звука. Благодаря стабилизации функции преобразования канала скорости звука, возможно определение температуры измеряемой среды по известной (табулированной) температурной зависимости скорости звука в ней, что и применено в теплосчетчике ТС-1.

В первом имитационном режиме при калибровочных опросах работа устройства аналогична работе при калибровочных опросах в рабочем режиме.

При первом поверочном опросе в первом имитационном режиме в такте по потоку работа устройства аналогична рабочему опросу, с той только разницей, что на втором В и третьем С каналах таймера 8 формируются имитационные импульсы с временной расстановкой t_э1, которые коммутируются коммутатором 13 на первый вход дискриминатора 14 и первый вход преобразователя 15, ключ 17 находится в разомкнутом состоянии, входные кодовые комбинации второго и третьего ЦАП 11 и 12 сохраняются неизменными, по результатам последнего калибровочного опроса, а на вход первого ЦАП 10 выставляется код К_иэ1, подлежащий коррекции, направление которой определяют выходные сигналы дискриминатора 14, и выводу на дисплей.

В установившемся режиме, при исправных следящих системах и нахождении произведения t_э1K_э1, предварительно введенного в память, в расчетных пределах на дисплее индицируется значение кода К_иэ1 К_э1
При первом поверочном режиме, в поверочном опросе в такте против потока на втором В и третьем С каналах таймера 8 формируются имитационные импульсы с временной расстановкой t_э2, которые коммутируются коммутатором 13 на его выходы, ключ 17 находится в замкнутом состоянии, входные кодовые комбинации второго и третьего ЦАП 11 и 12 сохраняются неизменными, по результатам последнего калибровочного опроса, а на вход первого ЦАП 10 выставляется код К_иэ1, подлежащий коррекции и выводу на дисплей.

В установившемся режиме, при исправных следящих системах и нахождении эталонных сигналов t_э2 и К_э2, предварительно введенных в память, в расчетных пределах на дисплее иницируется значение кода К_иэ2 К_э2.

Таким образом, первый имитационный режим предназначен для подтверждения правильности вводимых в память эталонных сигналов, то есть нахождения их в расчетных пределах. Такая необходимость возникает, например, при внедопусковых отклонениях геометрии проточной полости.

Во втором имитационном режиме при калибровочных опросах работа устройства аналогична калибровочным опросам описанных выше режимов.

Во втором поверочном режиме в такте по потоку таймер 8 на выходах В и С формирует имитационные опорный и информационный импульсы 39 и 40 с временной расстановкой tир1, причем указанный интервал соответствует реальному t_р1, возникающему в конкретной точке диапазона расходов при заданной температуре измеряемой среды. Имитационные импульсы 39 и 40 коммутируются на выход коммутатора 13, ключ 17 находится в замкнутом состоянии, входные кодовые комбинации ЦАП 11 и 12 сохраняются неизменными, по результатам последнего калибровочного опроса, на вход первого ЦАП 10 выставляется код К_ир1, подлежащий коррекции и выводу на дисплей. Уравновешивание t_ир1 кодовой комбинацией К_ир1 производится описанным выше методом и в установившемся режиме на дисплее индицируется код К_ир1, соответствующий рабочему в конкретной точке диапазона расходов и температуре измеряемой среды. Значение кода К_ир1 определяется по уточненным функциям преобразования по каналу скорости (расхода).

Во втором поверочном режиме в такте против потока работа устройства аналогична такту по потоку, с той только разницей, что временная расстановка имитируемых опорного и информационного импульсов 39 и 40 соответствует t_ир2, причем указанный интервал также находится в области реально существующих и соответствует t_р2, на вход ЦАП 10 выставляется код К_ир2, который корректируется до наступления равновесия. Значение кода К_ир2 также подтверждается расчетным путем.

Одновременно МП система 5 вычисляет их разность K_иp и сумму K_иp. При выпуске из производства по завершению настройки ультразвукового расходомера указанные эталонные с сигналы, вводимые в память, паспортизируются. Поверка на месте эксплуатации сводится к контролю геометрии проточной полости и подтверждению паспортизированных эталонных (имитируемых) временных параметров и выходных кодовых комбинаций, введенных в память электронного блока (см.фиг. 3,табл.).

В предлагаемом устройстве за счет программно-аппаратной стабилизации величин ЕU_o/aC_o и I_o/a повышена точность измерения как в рабочем, так и в имитационных режимах работы. За счет указанной стабилизации устранено влияние параметров, подверженных обратимым изменениям, вызванных влиянием механических и климатических факторов.

Воздействие необратимых изменений, свидетельствующих об изменении точности устройства, учтены в функциях преобразования в виде коэффициентов К_у суммарной утечки и К_з1, К_з2 суммарной задержки. Известно, что по истечении минимального времени наработки в результате естественного старения сопротивление изоляции конденсаторов 26 может уменьшаться на несколько порядков. Также в результате старения могут увеличиваться базовые токи транзисторов и входной ток компаратора 27 в составе преобразователя 15, что приводит к резкому изменению значения К_у. Изменения задержки компаратора 27 и временных задержек токовых ключей в составе преобразователя 15 также изменяют коэффициенты задержек _з1, _з2.

Приведенные выше расчетные соотношения для К_ир1, К_ир2, K_иp и K_иp непосредственно зависят от значений коэффициентов утечки и задержек. Поэтому отклонение указанных кодовых комбинаций от паспортизированных будут свидетельствовать о старении элементов ждущего преобразователя 15 напряжение-время с обратной зависимостью и потере точности. В этом заключается смысл автотестирования преобразователя 15 во втором имитационном режиме.

В отличие от аналогов в предложенном устройстве имитируется не только задержка, созданная потоком в такте против потока, но и опережающая расстановка информационного импульса в такте по потоку, что позволяет осуществлять диагностику преобразователя 15 в реальном диапазоне расходов и температур измеряемой среды, выделены обратимые и необратимые величины, воздействующие на функции преобразования и предпринята стабилизация первой группы величин. Это позволило осуществлять поверку не в нескольких точках диапазона расходов, а в одной.

Наличие первого имитационного режима позволило наделять электронный блок требуемыми характеристиками без стыковки его с проточной полостью и совместной проливки, что создало предпосылки для раздельной поставки при выпуске из производства и ремонте.

К побочным положительным свойствам предложенного устройства можно отнести следующие.

В виду наличия следящих систем, стабилизирующих характеристики преобразователя 15, при его конструировании можно обойтись без прецизионных элементов, что резко снижает его стоимость.

В предложенном устройстве резко снижена случайная составляющая погрешности за счет уменьшения помех от работы цифровых микросхем в момент обработки временных интервалов. Это достигается введением в МП систему режима ОСТАНОВ в момент фиксации ею переднего фронта тактовой частоты F_т (фиг. 3, поз. 28), причем перевод в указанный режим осуществляется программным путем, а выход из режима инструментальным способом, например, во время прихода информационного импульса. Известно, что в этом режиме для всех микросхем за исключением таймера 8 и схемы тактового питания запрещены переключения.

Формула изобретения

Калибровочное устройство для ультразвукового расходомера, включающее микропроцессорную систему с дисплеем и клавиатурой, программируемые таймер и параллельный интерфейс, подключенные к магистралям данных, управления и адреса и схеме дешифрации адреса, первый цифроаналоговый преобразователь, подключенный к магистралям данных и управления и схеме дешифрации адреса, выход которого через первый вход первого сумматора соединен с первым входом ждущего преобразователя напряжение время с обратной зависимостью, выход которого через второй вход дискриминатора времени подключен к второму входу регистра ввода программируемого параллельного интерфейса, первый вход которого соединен с первой выходной шиной и первым выходом программируемого таймера, третий выход которого соединен с второй выходной шиной, блок диагностики и источник опорного напряжения, отличающееся тем, что блок диагностики содержит второй и третий цифроаналоговые преобразователи, подключенные к магистралям данных и управления и схеме дешифрации адреса, цифровой коммутатор, первый и второй входы которого подключены соответственно к первой и второй входным шинам, третий и четвертый входы соединены с вторым и третьим выходами программируемого таймера, управляющий вход соединен с первым выходом регистра вывода программируемого параллельного интерфейса, первый выход соединен с первым входом дискриминатора времени, а второй выход подключен к второму входу ждущего преобразователя напряжение время с обратной зависимостью, токовый ключ, вход управления которого соединен с вторым выходом регистра вывода программируемого параллельного интерфейса, второй и третий сумматоры и блок установки начальных условий, причем второй сумматор через токовый ключ соединен с первым сумматором, а его входы подключены к источнику опорного напряжения и выходу второго вспомогательного цифроаналогового преобразователя, входы третьего сумматора соединены с блоком установки начальных условий и выходом третьего вспомогательного цифроаналогового преобразователя, а его выход с третьим входом ждущего преобразователя напряжение время с обратной зависимостью.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3