Устройство для определения степени затухания измерительных магнитоэлектрических преобразователей

 

2 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5)) 5 С 01 Ч 1/16,1Я. Щ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ.!л !."3@S

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОГ РЕТЕКИЯМ И ОТКРЫТИРМ

ПРИ ГННТ СССР

1 (21) 4434351/25 (22) 01.06.88 (46) 15.02.91. Вюл. Р 6 (71) Азербайджанское научно-произЮ1 водственное объединение Нефтегаэ- . автомат" (72) Г.P.Êðóëü и Г.С.Гойхман (53) 550.83(088.8) (56) Патент США 1(- 4043175, кл. С 01 V 13/00, 1975.

Авторское свидетельство СССР

1(1548766, кл. G 01 V 13/ОО, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ЗАТУХАНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ (58) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для калибровки сейсмоприемников и вибропреобраэователей. Пель

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для калибровки сейсмоприемников и вибропреобразователей.

Цель изобретения — повышение точности определения степени затухания.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для определения степени затухания; на фиг ° 2 — временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства; на фиг. 3 — схема блока управления и вычислений, Устройство содержит блок 1 возбуждения преобразователя, усилитель 2, двухвходовый аналоговый инте2 изобретения — повышение точности определения степени затухания. Устройство состоит из блока возбуждения усилителя, аналогового интегратора, двух компараторов с источниками опорных напряжений, двух триггеров синхронизации, блока формирователей синхроимпульсов, импульсных ключей, аналоговых ключей и счетчика результатов интегрирования ° Совокупность введенных элементов, узлов и организация новых связей между ними обеспечивает возможность интегрирования сигнала, пропорционального скорости движения катушки преобразователя, с выделением экстремальных и конечных значений результата интегрирования, по которым рассчитывается значение степени затухания. 3 ил. гратор 3, состоящий из резисторов 4 и 5, интегрирующего кояденсатора 6 и операционного усилителя 7, компараторы 8 и 9, два разнополярных источника 10 и 11 пороговых напряжений, RS-триггер 12, два триггера 13 и 14 синхронизации, генератор 15 импульсов, блок 16 формирования синхроимпульсов, управляемый формирователь

17 счетных импульсов, П-триггеры 18 и 19, импульсные ключи 20 и 21, аналоговые ключи 22 и 23, источники

24 и 25 опорного напряжения, счетчик 26 результата интегрирования и блок 27 управления и вычислений, а

1628028

- ф4)о го U(t) ="

sin 1-р И, t (1) 1

30 (2) (3) () ta)o

50 также подключаемый преобразователь

28 на базе МЭП, включающий магнитную систему 29 с постоянным магнитом и катушку 30 на упругом подвесе 31.

Временные диаграммы 32, 33 и 34 соответствуют сигналам на входе и выходе устройства.

Блок 27 управления и вычислений состоит из центрального процессорного устройства 35, оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) 36, блока 37 программной памяти, таймерасчетчика 38, блока 39 ввода-вывода и восьмираэрядной внутренней шины

40 данных.

Испытуем))й преобразователь 28 подключается к выходу блока 1 возбуждения и входу усилителя 2, выход которого соединен с одним из входов аналогового интегратора 3. Выход интегратора 3 соединен с входами компараторов 8 и 9, вторые входы кото" рых соединены с выходами источников

10 и 11 разнополярных пороговых напряжений. Выходы компараторов 8 и

9 соединены с входами RS-триггера

12 и информационными входами триггеров 13 и 14 синхронизации, входы записи которых соединены с выходом генератора 15 импульсов. Выходы триггеров 13 и 14 соединены с входами блока 16 формирования синхроимпульсов и информационными входами

D-триггеров 18 и 19. Выход блока 16 соединен с входом управления управляемого формирователя 17 счетных импульсов, счетный вход которого соединен с выходом генератора 15. Выход формирователя 17 соединен с входами записи D-триггеров 18 и 19 и входами импульсных ключей 20 и 2 1, входы управления которых соединены с выходами D-триггеров 18 и 19, соединенных также с входами управления аналоговых ключей 22 и 23. Выходы ключей 20 и 21 соединены с входами счетчика 26, аналоговые входы ключей

22 и 23 — с выходами источников 24 и 25 опорного напряжения, а выходы ключей 22 и 23 - с вторым входом интегратора 3. Выходы счетчика 26 и

RS-триггера 12 соединены с входами блока 27 управления и вычислений, выход которых соединен с входом блока

1 возбуждения. Вход и выходы блока

39 ввода-вывода являются входом и выходами блока управления и вычнсле ний. К внутренней шине 40 данных подключены блок 39 ввода-вывода блок 37 программной памяти. ОЗУ 36, таймер-счетчик 38 и центральное про5 цессорное устройство 35 выходы коУ торого подключены к входам блока 37 программной памяти, ОЗУ 36 и таймера-счетчика 38.

Устройство работает следукнцим об10 разом

В связи с тем, что степень затухания преобразователей меньше единицы, выходной сигнал преобразователя 28 после его возбуждения представляет затухающую синусоиду U(t) (фиг.2, временная диаграмма 33), описываемую выражением где А — амплитуда сигнала;

Я,) — частота собственных колебаний;

25 (3 — степень затухания; — текущее время.

В результате интегрирования на выходе интегратора формируется сигнал

34, описываемый выражением

35 Ncaa(l-!) (д t + агсв(п())) где (U ) — предельное значение нав пряжения на выходе интегратора.

Максимальное значение П (t) дов. стигается, как следует из (1), при

45 Таким образом, максимальное значение сигнала на выходе интегратора достигает значения (! 6 (ц„) = (()„)д(1 + е 1 (4) в момент перехода через нуль первой полуволны сигнала на выходе сейсмоприемника. При этом (О„)„, как сле55 дует из (2) соответствует устаноФ вившемуся значению на выходе интегратора после завершения переходных процессов в механической системе сейсмоприемника.

1628028 где "х

1 (5) 5

Измерение исходных параметров (И„) 0 и (П1)п обеспечивается следующим образом.

По команде "Запуск" блок 27 управления и вычислений с помощью блока 1 возбуждения сейсмоприемника БВС осуществляет возбуждение преобразователя 28 стабильным постоянным током.

После успокоения механической систе мы преобразователя 28 прекращается импульс возбуждающего тока 32 и начинается процесс интегрирования выходного сигнала катушки 30.

Цифровой интегратор работает следующим образом, Один иэ входов интегратора 3 (сопротивление 5) всегда подключен к источнику преобразуемого напряжения.

По достижении выходным напряжением интегратора 3 определенного значения, определяемого блоком 10 или 11, срабатывает компаратор 8 или

9 в зависимости от полярности измеряемого напряжения. Далее преобразование осуществляется в одном из двух идентичных направлений. С помощью

D -триггера 13 или 14 осуществляется временная привязка момента срабатывания одного из компараторов 8 и 9 с тактовой частотой генератора 15 импульсов. Одновременно управляемый генератор 17 импульсов формирует импульсы стабильной длительности с помощью формирователя 16 синхроимпульсов при каждом срабатывании одного из D-триггеров 13 и 14. В результате на выходе D- триггера 18 или 19 появляются импульсы стабильной длительности, которые управляют ключом 22 или 23, подключающим на второй. вход интегратора 3 опорное напряжение, полярность которого противоположна полярности преобразуемого напряжения и которое разряжает интегрирующую емкость 6.

Работа преобразователя напряже(7) К ор С

Таким образом, на выходе импульс" ного ключа 20 или 21 формируется последовательность импульсов, частота которых пропорциональна входному напряжению U<. Коэффициент преобразования преобразователя напряжение — частота К/V,р „° Сс выбирается, исходя из необходимой точности определения степени затухания.

Уровни срабатывания компараторов

8 и 9 задаются напряжениями на выходе источников 10 и 11 пороговых напряжений, величина которых задается в пределах (0,6-1)U n t . Это позволяет свести погрешность интегрирования первой полуволны к величине

1-2 квантов (импульсов) и учесть ее при вычислении 8 по формуле (5).

Триггер 12 срабатывает при изменении полярности входного напряжения и сигнализирует об этом блоку 27 управления и вычислений, что необ4 ходимо для измерения первого пикового значения интеграла отклика после возбуждения преобразователя 28.

Реверсивный счетчик осуществляет алгебраическое суммирование им45 пульсов, поступающих в него через прямой и инверсный входы. Результат подсчета поступает в блок 27, где

1 вычисляется степень затухания по формуле (5) .

Блок 1 возбуждения преобразовавателя 28 представляет собой генератор стабильного тока, позволяющий воэбужать сейсмоприемник током как одного, таки другого направления.

Использование предлагаемого устройства обеспечивает повышение точности определения значения степени затухания путем исключения погрешностей, присущих аналоговым интеграКомс л (KU Uo„) t c

Слецовательно, величина степени затухания согласно (4) определяется как мие — частоте описывается cnoTHnmp кием и U — соответственно преon образуемое и опорное напряжения; и t — соответственно вреи с мя интегрирования

А Uoá>

К вЂ” коэффициент усиления усилителя 2.

Из (6(следует, что

f с

1628028 торам при длительном времени интегрирования. Кроме того, решейа задача аналого-частотно преобразования, переменного сигнала и выделения экс5 тремальных значений результата интегрирования.

Формула изобретени1 0

Устройство для определения сте.пени затухания измерительных магнито1 электрических преобразователей, содержащее последовательно соединенные блок возбуждения, усилитель, цифровой интегратор на базе преобразователя напряжение - частота и счетчики, а также блок управления и вычислений, при этом преобразователь напряжение— частота содержит двухвходовый аналоговый интегратор, компаратор, D-триггер, генератор счетных импульсов, импульсный ключ, аналоговый ключ, соединенный с источником опорного напряжения и интегратором, о т л и ч а- 25 ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены второй компаратор, два разнополярных источника пороговых напряжений ЙЗ-триггер, первый и второй 30 триггеры синхронизации, блок формирования сиихроимпульсов, второй счетчик, второй D-триггер, второй импульсный ключ, второй аналоговый ключ, второй источник опорного напряжения, при этом выход аналогового интегратора соединен с одним Hs двух входов каж дого компаратора,другие входы которых раздельно соединены с выходами источников пороговых напряжений, а выход каждого иэ компараторов соединен с входами установки RS-триггера и информационным входом одного иэ триггеров синхронизации, входы записи которых соединены с выходом генератора импульсов, а выходы триггеров синхронизации соединены с входами блока формирования синхроимпульсов, а также раздельно соединены с D-входами обоих

D-триггеров, выход блока формирования синхроимпульсов соединен с входом сброса второго счетчика, счетный вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход - с входами записи D-триггеров и входами импульсных ключей, входы управления последних, а также аналоговых ключей соединены раздельно с выходами

D-триггеров, выходы импульсных ключей соединены с соответствующим счетным входом счетчика, выход второго источника опорного напряжения соединен с аналоговым входом второго аналогового ключа, выход которого соединен с выходом первого аналогового ключа, при этом выход RS-триггера, как и выходы счетчика и вход блока возбуждения преобразователей, соединен с блоком управления и вычислений.

1628028

КЬп4 КБл32 Мbn.2б

Редактор А.Лежнина

Зака 2459 Тираж 345 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Nn

ЗФ

Составитель А.Володин

Texpep, M.Моргентал.- Корректор С.Шекмар