Устройство для измерения постоянной и переменной составляющих давления газа
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН (19) (11) (5l)4 G 01 L 7/02
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPGMOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР .
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3710491/24-10 (22) 11.03.84 (46) 23.08.85. Бюл. Р 31 (72) А.А. Ляпота (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт компрессорного машиностроения (53) 531.781(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР Р 492767, кл. С 01 L 7/02, 1975.
Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах.—
Л.: Энергия, 1980, с. 131 ° (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ
ПОСТОЯННОЙ И ПЕРЕМЕННОЙ СОСТАВЛЯЮЩИХ
ДАВЛЕНИЯ ГАЗА, содержащее измеритель ный преобразователь с двумя сигнальными выходами переменной и постоянной составляющих давления, операционный усилитель, вход которого через масштабный резистор соединен с выходом.переменной составляющей измерительного преобразователя, цепь обратной связи операционного усилителя, состоящую из последовательно соединенных двух резисторов и конденсатора, подключенного первой обкладкой к средней точке резисторов, а второйк выходу операционного усилителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения при расширении частотного диапазона за счет автоматической регулировки,постоянной времени цепи обратной связи операционного усилителя, оно дополнительно снабжено конденсаторами коррекции, электронными ключами,аналого-цифровым преобразователем и масштабным преобразователем, вход которого соединен с выходом постоянной составляющей измерительного преобразователя, а выход †. с входом е
Ф аналого-цифрового преобразователя, выход которого поразрядно соединен с управляющими входами электронных ключей, первые информационные входы которых подключены к первым обкладкам конденсаторов корреляции, а вторые информационные входы соединены параллельно и подключены к первой обкладке конденсатора цепи обратной связи, причем вторые обкладки конденсаторов коррекции соединены параллельно и подключены к второй обкладке конденсатора цепи обратной связи.
1174
Изобретение относится к измеритель-: ной технике и может быть использовано для точного измерения переменной составляющей давления газа с низкой частотой пульсаций и одновременного получения информации о величине постоянной составляющей давления.
Цель изобретения — уменьшение погрешности измерения при расширении частотного диапазона за счет автома- ц тической регулировки постоянной времени цепи обратной связй операционного усилителя.
На фиг. 1 показана функциональная схема устройства; на фиг.2 - стати- 15 ческая характеристика масштабного преобразователя.
Преобразователь 1 имеет два выхода электрических сигналов: один выход соответствует переменной состав- 20 ляющей давления, второй — постоянной составляющей. Первый выход соединен с входом операционного усилителя 2 через масштабный резистор 3. Операционный усилитель 2 охвачен обратной 25 связью, состоящей из резисторов 4 и 5 и конденсатора С, Второй выход преобразователя 1 через масштабный преобразователь 6 соединен с входом аналого,-цифрового преобразователя 7 2п (АЦП), кодовые выходы которого роединены с управляющими выходами ключей 8. Конденсаторы 9 коррекции подсоединены параллельно конденсатору обратной связи С через ключ 8.
Устройство для измерения постоянной и переменной составляющих давления газа работает следующим образом.
Сигнал с преобразователя 1, соот- 40 ветствующий .переменной составляющей давления, проходя через операционный усилитель 2 не претерпевает изменений по амплитуде в полосе частот выше f< (f, — нижняя частота пропускания преобразователя) . В . полосе частот от f до f4 сигнал усиливается по амплитуде тем больше, чем меньше частота, т.е. компенсирует понижение чувствительности устройства на нижних частотах (f — желаемая нижняя частота про2 пускания .устройства). На частотах ниже f .коэффициент передачи операционного усилителя постоянен и общая чувствительность падает.
; М
Элементы обратной связи определяются по формулам
797 2
P =P R =1, (- - — 1) С = — —--4 ь 5 f ZJif 1
2 5
Для компенсации изменения нижней частоты пропускания преобразователя введен канал автоматической регулировки параметров обратной связи операционного усилителя. Регулировка осуществляется изменением емкости конденсатора обратной связи пропорционально изменению величины постоянной составляющей давления путем подключения дополнительной корректирующей емкости. Если ожидаемый диапазон изменения величины постоянной составляющей давления от Р„ до Р и
Р< 7 P„, то емкость конденсатора обратной связи С и сопротивление резистора R определяются по приведенным формулам, причем f, — нижняя частота пропускания преобразователя при постоянной составляющей давления, равной Р . Общая емкость конденсаторов коррекции
ЛС=С (- 1) °
Рр.
Р„
Изменение емкости обратной связи осуществляется дискретно выбором определенной комбинации конденсаторов коррекции. На кодовых выводах
АЦП устанавливается двоичный код, пропорциональный величине постоянной составляющей давления, который и определяет выбор определенной группы конденсаторов. Емкость каждого конденсатора блока определяется по формуле
AC
АС = — 2
2"- 1 где ЛС вЂ” емкость i-ro конденсатора, т.е. конденсатора подсоединение которого осуществляется ключом, управляемым
i-м разрядом АЦП;
n — - количество конденсаторов коррекции и соответственно количество разрядов АЦП.
Если конденсаторов коррекции четыре, то это обеспечивает 2 — t = 15 градаций изменения постоянной времени обратной связи операционного усилителя. При 107.-ном изменении величины постоянной составляющей давление это обеспечивает точность регулировки параметров корректирующего устройства около 0 6Х.
Ф з 11
Чтобы регулировка осуществлялась только в диапазоне изменения давлений от Р до Р, масштабное устройство 7 должно иметь характеристику, изображенную на фиг.2, где Up и Ор»вЂ” величины напряжений преобразователя постоянной составляющей давления, 74797 4 соответствующие давлениям Р и p-, UAILlt- номинальное входное напряжение АЦП.
В предлагаемом устройстве можно применить простейший четырехразрядный
АЦП с низким быстродействием.
Фиг.2
