Устройство для измерения температуры и механических усилий

Устройство для измерения температуры и механических усилий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫИ МЕХАНИЧЕСКИХ УСИЛИЙ, содержащее два пьезорезонатора, ус« тановленных на упругом элементе и подключенньсс к двум автогенераторам. два преобразователя частота-код, выходы которых подключены к вычислительному блоку, соединенному с блоком памяти, при этом выходпервого автогенератора соединен с входом первого преобразователя частота-код, а управляющие входы преобразователей частота-код и вычислительного блока соединены с выходом тактового генератора , отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены делитель частоты и смеситель,,первый вход которого соединен с выходом второго автогенератора,второй вход через делитель подключен к выходу первого автогенератора, а выход подключен к § входу второго преобразователя часто (Л та-код.

ф ф

СОЮЗ СОВЕТСКИХ ссциАлистичесиих

;„.:Е рУ РЕСПУБЛИК (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3455307/18-10 (22) 16.06.82. (46) 30.09.83. Вюл. 9 36 (72) Ф.Ф.Колпакон, В.A.Ïèñàðåâ, В.A.Шевелев и A.Е.Сычен (71) Харьковский ордена Ленина авиационный институт им. Н.Е.Жуковского (53) 536.53(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 777482, кл. (л Ql К 7/32, 1979.

2. Айторское свидетельство СССР

Р 851121, кл. С 01 К 7/32, 1979 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ И МЕХАНИЧЕСКИХ УСИЛИИ, содержащее два пьеэорезонатора, ус» тановленных на упругом элементе и подключенных к двум автогенераторам, 3(51) 6 01 К 7 321 01 Ь 1 16 два преобразователя частота-код, выходы которых подключены к вычислительному блоку, соединенному с блоком памяти, при этом выход первого автогенератора соединен с входом первого преобразователя частота код, а управляющие входы преобразователей частота-код и вычислительного блока соединены с выходом тактового генератора, о т л и .ч а ю m е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены делитель частоты и смеситель,.первый вход которого соединен с выходом второго антогенератора,второй вход через делитель подключен к ныходу первого автогенератора, а выход подключен к Я входу нторого преобраэонателя частота-код.

1О45аОе

Изобретение относится. к измерительной технике и предназначено для одновременного измерения температуры и механических усилий.

Известно устройство для измерения температуры и механических усилий, содержащее два пьезорезонатора, установленных на упругом элементе и подключенных к двум автогенераторам, два .преобразователя частота-код, выходы которых. подключены к вычисли-. тельному блоку, соединенному с блоком памяти (11 .

Указанное устройство .не обладает требуемой точностью измерения из-за погрешностей, обусловленных отсутст- 15

Вием учета зависимости коэффициентов температурной чувствительности от воздействия на чувствительный элеМент силы и коэффициентов силовой чувствительйости от воздействую ;у щей на чувствительный элемент температуры.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения температуры и механических усилий, содержащее два пьезорезонатора, установленных на упругом элементе и подключенных к двум автогенераторам, два преобразователя частота-код, выходы которых подключены к вычисли- .З0 тельному блоку, соединенному с блоком памяти, при этом выход первого автогенератора соединен с входом первого преобразователя частота-код, @ управлякщие входы преобразова- З5 телей частота-код и вычислительного блока соединены с выходом тактового

Генератора, а также содержащее элемент И, блоки сравнения и блок преобразования кодов (2) .

Известное устройство имеет высокую точность измерения, но обладает относительно низким быстродействием иэ-за сложности алгоритма обработки сигналов и относительно медленной 45 сходимости итерационного цикла при определении температуры и силы.

Бель изобретения - повышение быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения температуры и механических усилий, содержащее два пьеэорезонатора, ус-, тановленных на упругом элементе и подключенных..к двум автогенераторам, два преобразователя частота-код, выходы которых подключены к вычислительному блоку, соединенному с блоком памяти, при этом выход первого автогенератора соединен с входом первого преобразователя частота-код, 60 а управлякщие входы преобразователей частота-rcoä и вычислительного блока соединены с выходом тактового генератора, введены делитель частоты и смеситель„ первый вход которого сое 65 динен с выходом второго автогенератора, второй вхоц через делитель подключен к выходу первого автогене. ратора, а выход подключен к входу второго преобразователя частота-код.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит упругий элемент

1 с пьезокварцевщми резонаторами 2 и 3, подключенными к автогенераторам

4 и 5, два преобразователя б и 7 частота-код, смеситель 8, делитель 9 частоты, вычислительный блок 10, блок 11 памяти и тактовый генератор

12 для синхронизации работы преобразователей частота-код и вычислительного блока.

Упругий элемент находится nozz действием силового и температурного полей в точке измерения. Он может быть выполнен в виде кольца иэ кварцевого стекла с гантелеобразньм от » верстием, что позволяет устранить температурную погрешность и гистереэис упругого элемента.

На торцовых поверхностях упругого элемента укреплены пьезокварцевые резонаторы 2 и 3, испытывающие точечное нагружение. В качестве резонаторов 2 и 3 используются кварцевые резонаторы LC-среза, характеризующиеся высокой линейностью и крутизной преобразования температурно-частотных и тензо-частотных характеристик.

Устройство работает следующим образом.

Воздействующие на упругий элемент

1 с резонаторами 2 и 3 температура Т и сила P ..приводят к изменению частот (и 1 автогенераторов 4 и 5:

1,=а „1НК„(Р-Ра ) 1аф j h„(-т,)) Р; Ii)

12 =,((+ "z, Р- ajar-7 zzt1+ Ìzz(Т,))Р Р) где Р, ТΠ— значения силы и температуры в реперной точке;

Р, Т вЂ” текущие значения измеряемой силы и температуры3

К К вЂ” силовые коэффициенты

11> те рмочувс тв итель ности;

К К вЂ” температурные коэффици22 енты тенэочувствительности; о значения соответствую1 щего коэффициента чувствительности в реперной точке.

С выхода автогенератора 5 сигнал с частотой tZ поступает в преобразователь 7 частота-код и делитель 9, коэффициент деления которого выбирается равньм значению К@ = (К +К )/, (К 1 +К ) . С выхода делителя сигнал с частотой ц /k поступает на второй вход смесителя 6, на первый вход

1045006

Составитель В.Куликов

Редактор А,Лежнина Техред М.Костик Корректор A,Ýèìoêîñoâ

Заказ 7536/39 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .

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

Филиал ППП Патент ., r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4 которого подается сигнал с автогенератора 4. С выхода смесителя сигнал с частотой f » = f -(f2/к ) поступает в преобразователь 6 частота-код. C выходов преобразователей 6 и 7 часто1та-код коды частот т и 1 поступают

1 в вычислительный блок. Вычислительный блок вычисляет значения величин

Р и Т, которые связаны с частотами

И 12 соотношениями:

% а,4", f I0

1 1

az ,„a+i", а. 4

) (4 1

2 а у (к21 к22) о 15

a,,- =— „РЪ КР;. (5)

Ч4 . М о .в к о а а4 КН 22) ам а2 аг2 а» ) „Р=Ъ к2Р) Ь) а„) а"„

4f. .П О iq

a>= =const; а 4 - =const (7)

a" а%

2 (1 и аО о

% д 1 в "22 а„,=а„- —; а =а„- —. (8)

К 12 К

Для определения Р и Т вычислительный блок вызывает иэ блока памяти коэффициенты 0< и а2, вычисляет первую оценку параметра P P no выражению (3). Затем значение Р подставляется в выражения (5) и (6) и получаются новые значения коэффициентов а и о, которые эаписывают2 ся в блок памяти вместо предццущих.

По ним снова по выражению (3) вычисляется вторая оценка Р". Затем по полученным P и Р вычисляется погреш 1 ность о и сравнивается с вызываемой иэ блока памяти допустимой погрешностью Sp

Если 5 i оо, то опять корректируются д< и а,2 и вычисляется следунхцая оценка Р "„. н так до тех пор, пока не будет выполнено соотношение 8 6п.

Тогда последнее вычисленное значение коэффициента п2 подставляется в выражение (4) и вычисляется параметр Т; Затем вычислительный блок выдает значения параметров P и Т и начинает новое измерение.

Наличие в предлагаемом устройст-; ве новых элементов — делителя и смесителя — выгодно отличает его от устройства-прототипа, так как позволяет повысить быстродействие устройства. Повышение быстродействия происходит вследствие того, что система уравнений, устанавливакнцая связь между частотами т< и f< и изме14 ряемыми величинами Р и Т, является более простой по отношению к аналогичной системе уравнений прототипа.

В этой системе уравнений только два коэффициента зависят от параметра

Р, в то время как в системе уравнений устройства-прототипа четыре коэффициента зависят от параметров Р и Т.

Так как система уравнений является более простой, нахождение значений

Р и Т осуцествляется за меньший промежуток времени.