Устройство для измерения давления
С П И С А Н И Е 259440
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 02.Х.1968 (¹ 1273397118-10) Кл. 42k, 14/04
74Ь, 8/06 с присоединением заявки №
Приоритет
МПК G Oll
G 08с
УДК 531.787.91:53,088.7 (088.8) Комитет по делам изобретеиий и открытий при Совете Мииистрос
СССР
Опубликовано 12.Х11.1969. Б1оллетень ¹ 2 за 1970
Дата опубликования описания 24.IV.1970
Авторы
1 л изобретения Т. М. Алиев, И. М. Данилевич, А. А. Тер-Хачатуров и К). В. ЩефбиФйй
1 -611Т"" 10
:ЬЦпавтщур ;-до
Научно-исследовательский и проектный институт «Неф
Заявитель
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам, предназначенным для измерения давления.
Известны устройства для измерения давления, изготовленные с учетом принципа силовой компенсации, содержащие чувствительный элемент, обратный магпитоэлектрпческнй преобразователь и нуль-орган, соединенный с генератором импульсов и счет1 .ой схемой, выходной сигнал с которой поступает на цифро-аналоговый преобразователь; выходное напряжение преобразователя используется затем для создания компенсирующего тока.
Однако известные устройства имеют низкую точность измерения, ввиду влияния па них дрейфа нуля и изменения коэффициента преобразования, связанного с состоянием окружающей среды.
Описыгаемое устройство с целью улучшения его динамических свойств и обеспечения автокоррекции снабжено источником компенсирующего тока, выполненным в виде генератора пилообразного напряжения, связанного с нуль-органом и блоком управления через триггер, соединенный также с ключом, вход которого сгязан с генератором импульсов, а выход — со счетной схемой.
С целью пог1,1п1ения точности измерения в нем вход1я ггрг-..о с 1етчика счетной схсмь1, заполнение которого соответствует числовому эквиваленту поверки нуля, второго счетчика, заполнение которого соответствует числовому эквиваленту результата измерения в репернои точке с учетом поверки нуля, третьего счетчика, заполнение которого соответствует числовому эквиваленту измеряемой величины с учетом нуля, веса тарированного груза и площади чувствительного элемента, и четвертого счетчика, заполнение которого соответствует
10 числовому эквиваленту вычисленного значения измеряемой велпчн1ы, соединены с генератором импульсов. причем выход третьего счетчика непосредстве1но, а второго через сумматор и ключи, упоавляемые импульсами, поступа15 ющи;III на четвертый счетчик, связаны со схемой сравнения, а выход первого счетчика соединен со входом второго.
На чертеже IIQIIазапа принциппа abHBH cxella предлагаемого устройства.
2О Оно состоит пз чувствительного элемента, например, сильфона 1, преобразующего давление в силу, которая уравновешивается компенсирующей силой, создаваемой током в катушке, помещенной в зазор постоянного магнп25 та 8 и жестко связанной с дном сильфона 1.
Ток в катушке 2, пропорциональньш компенсирующей силе, создается генератором пилообразного напряжения 4 с линей.1о растущей характсристикой. Значение то;-l в катушке 2
3р меняется Во Времен11 по л!11с1но 11 закону и (апзи + ае)К изи— аре + «O (2) реп
3
-ок через обратный преобразователь, а следовательно, и компенсирующая сила пропорциональны времени.
Положение дна сильфона, т. е. равенство измеряемой и компенсирующей сил, контролируется релейным нуль-органом 5 с дифференциальным емкостным датчиком малых перемещений б, средняя пластина которого жестко связана с катушкой и дном сильфона. Поэтому при отклонении их от нейтрали происходит разбаланс датчика и на выходе нуль-органа 5 появляется сигнал, воздействующий через триггер 7 на ключ 8 и генератор пилообразного напряжения 4. Одновременно с запуском генератора пилообразного напряжения для измерения времени через ключ 8 посылаются импульсы от генератора 9 в счетную схему 10. Число, записанное в счстной схеме 10 за определенный промежуток времени, пропорционально измеряемой силе.
Счетная схема 10 состоит из ключсй ll — 16, четырех двоично-десятичных счетчиков 17 — 20, схемы сравнения 21, накапливающего с) мматора 22 с параллельным вводом и последовательным переносом и схемы индикации 28.
Управление устройством осуществляется с помощью блока управления 24.
Устройство для измерения в реперной точке состоит из тарелки 25, солепоидного механизма 2б и тарированного груза 27.
В описываемом устройстве реализован способ автоматической корректировки погрешностей по результатам поверки нуля и измерения в одной реперной точке. В случае измерения давления методом нулевой компенсации реперная точка создается тарировапным грузом. Далее результат измерения вычисляется по следующему алгоритму:
1.= (аи.и аз)К изи— з ареп «+ аз где P»„— числовой эквивалент измеряемого давления; а — числовой эквивалент тока, соответствующий измеряемой величине; ареп — числовой эквивалент тока в реперной точке; а!! — числовой эквивалент тока при поверке нуля; постоянный множитель, который подбором Греп устанавливается кратным десяти;
Рр,„— вес тарированного груза, используемого для измерения в реперной точке;
S — площадь сильфона, поршня и т. д.
Для простоты вычислений устрсйство настраивается таким образом, чтооы область дрейфа нуля не совпадала по знаку с измеряемой величиной, тогда
Работу па устройстве начинают с поверки нуля. С по лорцью блока управления 24 сообIlIaIoT сильфон с атмосферой, перебрасывают в положение «единица» триггер 7, который запускает генератор пилообразного напряжения
4 и открывает кл оч 8. Через ключн, 8, 11, 18 и 14 в счетчики 17 — 19 начина1от поступать импульсы от генератора 9. Ток в катушке растет и в момент равенства измеряемой и компенсирующей сил нуль-орган персбрасывает в поло кение «нуль» триггер 7, сигнал с которого прекращает работу геператора пилообразкого напряжения и закрывает ключ 8, отсекая поступление импу;ILcoB в счетч !ки. В счетчиках 17 II 19 занисывас! с IIDII этом IHc 10Boil эквивал!с!г! тока прн I,oâñðêå*íóëÿ с .о, а в счетшке 18 — значение изК.
Далее производят измерение силы в реперной точке, для чего на тарелку 25 по команде с блока п!равлcния 24 кладут с помощью соленоидного механизма 2б тарированный груз
27. Числовой эквивалент тока в рсперной точке с реп запис11ваетсл IOPoa ключ 14 в счетчике
19, в результате чего в нем вычисляется сумМа И.„, + Оз, т. Е. З11аМЕНатЕЛЬ аЛГОРИтМа II.
После измерения в реперной точке атмосфернь1й клапан закрыва1от и в сильфон подают измеряемое дав.чение. Числовой эквивалент измеряемого тока с1„зи записывается в счетчике 18. Так как из и u„„, записываются сразу в двоично-десятичный разряд, соответствующий порядку постоянного десятичного множителя
К, то в счетчике 18 вычисляется значение (аизи + uo) .К, т. е. числитель алгоритма (2).
Числовой эквивалент измеряемого давления вычисляется с помощью схемы сравнения
21, сумматора 22, счетчика 20 и ключей 15 и
1б. Сигнал на вычисление подается от блока управления 24. Этот сигнал открывает ключ
1б, через который импульсы от генератора 9 поступают в счетчик 20 и одновременно на ключ 15. С каждым импульсом число, записанное в счетчике 19, параллельным кодом переносится в младшие разряды сумматора 22.
Схема сравнения 21 сравнивает число в старших разрядах сумматора 22 с числом в счетчике 18, Тем самым делимое, записанное в счетчике 18, получается больше делителя, подаваемого в сумматор 22, на некоторое число порядков, определяемое требуемой точностью вычислений.
В момент равенства чисел, записанных в сумматоре 22 и счетчике 18, схема сравнения
21 закрывает ключ 1б и подает команду в схему индикации 28 на индикацию числа, полученного в счетчике 20, которое является частным от деления величин (с.„зи + ио) К на ар и + u, т. с. представляет собой числовой
Э1 ВИВ 1ЛЕН! !1ЗМЕР!1СМОГО ДаВЛЕНИЯ близи °
Частота поверок устанавливается заранее, исходя ii", наиболее верон!!!ого характера дрей259440
Составитель Л. в. Никиточкина
Редактор М. В. Афанасьева Текред 3. Н. Тараненко Корректор О. И. Усова
Заказ В60, 10 Тираж 499 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва 5К-З5, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2 ра нуля и коэффициента преобразования, и адается блоком управления 24.
В том случае, когда измерению давления не редшествует поверка нуля и реперной точки, ычисление „,и производят следующим обра,ом.
Сигналом с блока управления 24 сбрасываот в нуль лишь показания сумматора 22 и .четчиков 19 и 18 и в последний через ключ 12 переписывается числовой эквивалент тока при
1оверке нуля ао, хранящийся в счетчике 17. алее в этом счетчике записывается а,а„ и ,ычисление P„,„ ïðoèçâîäèòñÿ способом, опианным выше. Перед поверкой сбрасываются
; нуль показания сумматора 22 и всех счетчи:ов 17 — 20.
Периодическая поверка и коррекция показаий прибора значительно снижает все его си:тематические погрешности.
Пр едм ет изобретения
1. Устройство для измерения давления, со,ержащее упругий чувствительный элемент, братный магнитоэлектрический преобразоваель, нуль-орган, генератор импульсов, триг:р, ключ, блок управления, счетную схему и оленоидный механизм с тарированпым груом для измерения в реперной точке, отличаэщееся тем, что, с целью улучшения динамических свойств устройства и обеспечения автокоррекции, оно снабжено источником компенсирующего тока, выполненным в виде генератора пилообразного напряжения, связанного с нуль-органом и блоком управления через триггер, соединенный также с ключом, вход которого связан с генератором импульсов, а выход — со счетной схемой.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, входы первого счетчика счетной схемы, заполнение которого соответствует числовому эквиваленту поверки нуля, второго счетчика, заполнение которого соответствует числовому эквиваленту результата измерения в реперной точке с учетом поверки нуля, третьего счетчика, заполнение которого соответствует числовому эквиваленту измеряемой величины с учетом нуля, веса тарированного груза и площади
20 чувствительного элемента, и четвертого счетчика, заполнение которого соогветствует числовому эквиваленту вычисленного значения измеряемой величины, соединены с генератором импульсов, причем выход третьего счетчика непосредственно, а второго через сумматор и ключи, управляемые импульсами, поступающими на четвертый счетчик, связаны со схемой сравнения, а выход первого счетчика соединен со входом второго.


