Преобразователь пульсации влаж-ности и температуры среды

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

< 1822102 (61) Дополмнтельмое к авт. санд-ву (22) Заявлено 05.06.79 (21) 2777950(18-24 (51 )М. Кл.З аО1W с прнсоеднмемнем заявкм HP

Государственный комитет

СССР по дедам изобретений н открытий (23) Г1рнорнтет. Опубликовано 15.0481,Бюллетень Но 14

Дата опубликования описания 15.0481 (>>)>4< 62.5о (088. 8) С.М. Персии, Е.B. Романов и Л. . Щепановская=Ф" (/»,, ;, Главная геофизическая обсерватор я иь(.;: А;.И„., Воейкова (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПУЛЬСАЦИИ ВЛАЖНОСТИ И ТЕМПЕРАТУРЫ сРеДЫ

Изобретение относится к метеорологическому приборостроению и может быть использовано для исследования полей температуры н влажности.и турбулентных переносов тепла и влаги.

Известны схемы преобразователей, где в качестве чувствительных элементов для измерения пульсации влажности и температуры представлены параметрические первичные измерительные преобразователи (ПИП) с экспоненциальной характеристикой или близкой к ней (типа гигристоров и термисторов) . Достоинством таких преобразователей является высокая чувствительность (1).

Однако при использовании данного преобразователя возникают значительные трудности, связанные с необходимостью получения постоянной линейной шкалы пульсаций при широком диапазоне изменения среднего уровня от которого осуществляется отсчет пульсаций. Это изменение может на 1-2 порядка превышать диапазон пульсаций, IlpH этом изменение параметра преобразователя (например проводимости гигристора) может составлять 4 порядка..Известна также схема, где для уменьшения погрешности используется разбиение диапазона на большое число поддиапазонов с переключением поддиапаэонов и схем формирования шкалы на каждом из них (2).

Однако подход, использованный в этом устройстве, практически не поз1О воляет получать автоматическое (без участия наблюдателя) и Непрерывное измерение пульсаций и неизменность шкалы (постоянство чувствительности) при широком диапазоне изменения среднего уровня.

15 Цель изобретения - повышение точности измерений пульсаций влажности и температуры при использовании первичных преобразователей с экспоненциальной характеристикой путем по2() вышения чувствительности и линейности в широком диапазоне средних значений параметра, а также воэможность автоматизации измерений пульсаций.

Для достижения этой цели в преобразователь пульсаций влажности и температуры средй, содержащий эадатчик опорного напряжения, элементы сравнения, последовательно соединенные параметрический измерительный

30 преобразователь и операционный уси--82 2.102 ()

BbiX (+ („) р, о где Q — проводимость, соответствующая среднему значению параметра) г,ьг — пульсации параметрами

 — коэффициент;

Rg — сопротивления ПИП.

Поскольку U«», = R ос (U 6р 8 + USURP) где. R р — сопротивление балайсйого резистора, а напряжение U с помощью канала инерционной обратной связи устанавливается таким, что

u.(; =- —, Р u =u — Ee 4)=С(Е4), (.)

"4 (В Bdr в(,в 4(1,, d0

Формула изобретения где у=Вы;

R — сопротивление обратной свя- 1. Преобразователь пульсаций влажОС зи операционного усилителя. 5 ности и температуры среды, содержащий литель, ввести балансный резистор, блоки инерционной и безынерционной обратных связей и элемент с регулируемым коэффициентом передачи, причем выход операционного усилителя через последовательно соединенные блок инерционной обратной связи и элемент с регулируемым коэффициен(том передачи, вторым входом подключенный к выходу .первого элемента сравнения, соединен со вторым выводом параметрического измерительного преобразователя, а через последовательно соединенные блок безынерционной обратной связи и первый элемент сравнения, вторым входом подключенный к выходу задатчика опорного напряжения, — с первым выводом балансного резистора, второй вывод кото-. рого связан со входом операционного усилителя, а также введен нелинейный преобразователь, входом связанный со входом параметрического измерительного преобразователя, а выходом — со входом второго элемента сравнения, включенного между выходом первого элемента сравнения и первым выводом балансногб резистора.

На чертеже представлена блок-схема преобразователя.

Блок-схема содержит операционный усилитель 1, блоки инерционной 2 и безынерционной 3 обратных связей, элемент 4 с регулируемым коэффициентом передачи, балансный резистор

5,параметрический измерительный преобразователь (ПИП) 6, нелинейный преобразователь 7, первый 8 и второй 9 элементы сравнения, резистор обратной связи 10 и задатчик опорного напряжения ll Для ПИП с экспоненциальной характеристикой о

Таким образом, в предлагаемой схеме шкала пульсаций не зависит.,от

Ср, т. е. остается постоянной по диапазону средних значений. Однако получаемая.шкала (2) нелинейна. Например,для гигристора (здесь r — относительная влажность) при R=12 5 и аг „= +10% (Г„,С,„=1,25) погрешность нелинейности достигает 250%. Этот не- достаток исключается за счет цепи безынерционной обратной связи 3 (кусочно-линейной), меняющей напряжение на выходе элемента 8. Как правило, достаточно в цепи 3 двух участков (соответственно для положительных

15 и отрицат ель ных з начений напр яжений

U>b Ä.) . Характеристика элемента 4 должна иметь Вид У„ = Ъ К(()З) при этом к стабильностй и линеййости фун.кций т(()з) особых требований не предьявляется. Анализ показывает, что с

20 учетом цепей 2 и 3

25 где К рс — коэффициент передачи це- пи 3. При К ос (+) =K oc,() =0,5 а Мах= . =.1,25 получим, что максимальное значение погрешности нелинейности равно

«+123; при Крс(+) =0,4 и К oc() = 0,6

30 главно +1,4а. Здесь Koc(+> и К рс(-) значения Крс+при "Вы О и иВЫ О (при Кoc(+}-= 0,5 — о и Крс(-) 0 +2 зависимость v>be =Y(/) является симметричной).

35 При характеристиках преобразователя, заметно отличных от экспоненциальных, в предлагаемом устройстве используется изменение тока через резистор 5 за счет преобразователя 7

40 или напряжения Ор на задающем входе элемента 8 в функции от Ор.

Для того, чтобы глубина инерционной обратной связи не зависела от

6В, .дополнительно используется изменение коэффициента передачи цепи 2 в функции от СО. Это может быть дос(тигнуто выбором функции т(()з); управлением коэффициентом передачи цепи 2. напряжением U или U, использовани-, ем параметрического преобразователя

50 (например идентичного гигристора) в цепи 2.

Предлагаемый преобразователь по сравнению с известным позволяет существенно повысить точность и осу55 ществить автоматизацию измерений пульсаций и потоков тепла и влаги а также может быть использован для измерений пульсаций других элементов при экспоненциальной характеристики ПИП.

822102

Составитель Л. Птенцова

Техред Н.Бабурка Корре ктор О. Билак

Редактор М. Петрова

Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1842/70

Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4 задатчик опорного напряжения, элементы сравнения, последовательно соединенные параметрический. измерительный преобразователь и операцнонный усилитель,о тл и ч а ю шийся тем,что,с целью повышения чувствительности и линейности преобразователя,он содержит балансный резистор, блоки инерционной и безынерционной обратных связей и элемент с регулируемым коэффициентом передачи,. причем выход операционного усилителя через последовательно соединенные блок инерционной обратной связи и элемент с регулируемым коэффициентом передачи, вторым входом подключенный к выходу первого элемента сравнения, соединен со вторым выводом параметрического измерительного преобразователя,а через последовательно соединенные блок безынерционной обратной связи и первый эле мент сравнения (вторым входом подключенный к выходу задатчика опорного на-20 пряжения) — с первьм выводом балансноГо резистора, второй вывод которого связан со входом операционного усилителя.

2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что содержит нелинейный преобразователь, вхо" дом связанный со входом параметрического измерительного преобразователя, а выходом — со входом второго элемента сравнения, включенного между выходом первого элемента сравне-. ния и первым выводом балансного резистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Комплекс аппаратуры для измерения турбулентных потоков тепла и влаги в приземном слое атмосферы. Л., Гидрометеоиздат, 1976..

2 ° Некрасов-И.В. и др. Опыт эксплуатаций психрометрического датчика пульсаций влажности. — Тропэкс-74

Гидрометеоиздат, 1976, с. 727-732 (прототип).