автономный измеритель давления

Формула изобретения

Автономный измеритель давления, содержащий информационный датчик и блок измерения, который содержит аналого-цифровой преобразователь и блок памяти, отличающийся тем, что информационный датчик содержит квадратную матрицу n-го порядка датчиков избыточного давления, аналого-цифровой преобразователь является n-канальным, дополнительно введена квадратная матрица n-го порядка программируемых усилителей заряда, блок измерения дополнительно содержит микроЭВМ, задатчик эталонных напряжений, супервизор, блок параметров окружающей среды и текущего времени, блок контроля, радиотрансивер и сот-порт, при этом группа выходов квадратной матрицы n-го порядка датчиков избыточного давления через квадратную матрицу n-го порядка программируемых усилителей заряда соединена с первой группой n входов аналого-цифрового преобразователя, цифровой выход которого соединен с первым входом микроЭВМ, первый, второй и третий выходы которого соединены соотвественно с входом радиотрансивера, входом сот-порта, с входом блока памяти, первый выход блока контроля соединен со вторыми входами квадратной матрицы n-го порядка программируемых усилителей заряда, а второй выход - с входом задатчика эталонных напряжений, выход которого соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя, выходы супервизора, блока памяти, блока параметров окружающей среды и текущего времени соединены соответственно со вторым, третьим, четвертым входами микроЭВМ, выходы радиотрансивера, сот-порта являются соответственно первым и вторым выходами блока измерений.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения профиля ударной волны и измерения поля избыточного давления на заданной поверхности.

Наиболее близким к изобретению является автономный измеритель давления, содержащий информационный (пьезоэлектрический) датчик давления и блок измерения, который состоит из аналого-цифрового преобразователя, блока памяти, элемента записи номера блока, причем выход пьезоэлектрического датчика соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, цифровой выход которого соединен с цифровым входом блока памяти, цифровой выход которого является выходом автономного измерителя давления /1/.

Недостатками данного автономного измерителя давления являются недостаточная информативность из-за отсутствия возможности измерения профиля ударной волны и поля избыточного давления на заданной поверхности, низкая точность и отсутствие возможности неконтактного съема показаний.

Технической задачей изобретения является повышение информативности измерителя давления за счет определения профиля ударной волны и измерения параметров поля избыточного давления ударной волны на заданной поверхности, повышение точности измерений за счет увеличения числа показаний в единицу времени, записываемых в блок памяти прибора, контроля питающих напряжений и учета условий окружающей среды, а также обеспечение удобства в эксплуатации за счет неконтактного съема показаний.

Решение технической задачи достигается тем, что в автономном измерителе давления, содержащем информационный датчик и блок измерения, который состоит из аналого-цифрового преобразователя и блока памяти, дополнительно информационный датчик содержит квадратную матрицу n-го порядка датчиков избыточного давления, а аналого-цифровой преобразователь является n-канальным, также дополнительно введена квадратная матрица n-го порядка программируемых усилителей заряда, блок измерения дополнительно содержит микроЭВМ, задатчик эталонных напряжений, супервизор, блок параметров окружающей среды и текущего времени, блок контроля, радиотрансивер и COM-порт, при этом группа выходов квадратной матрицы n-го порядка датчиков избыточного давления, через квадратную матрицу n-го порядка программируемых усилителей заряда, соединена с первой группой n входов аналого-цифрового преобразователя, цифровой выход которого соединен с первым входом микроЭВМ, первый, второй и третий выходы которого соединены соотвественно с входом радиотрансивера, входом сот-порта, с входом блока памяти, первый выход блока контроля соединен со вторыми входами квадратной матрицы n-го порядка программируемых усилителей заряда, а второй выход - с входом задатчика эталонных напряжений, выход которого соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя, выходы супервизора, блока памяти, блока параметров окружающей среды и текущего времени соединены соответственно со вторым, третьим, четвертыми входами микроЭВМ, выходы радиотрансивера, COM-порта являются соответственно первым и вторым выходами блока измерений.

Новыми элементами, обладающими существенными отличиями по устройству, являются: квадратные матрицы n-го порядка датчиков избыточного давления и программируемых усилителей заряда, микроЭВМ, задатчик эталонных напряжений, блок параметров окружающей среды и текущего времени, блок контроля, супервизор, радиотрансивер и связи между известными и новыми элементами.

На фиг.1 приведена функциональная схема автономного измерителя давления, на фиг.2 - квадратные матрицы n-го порядка датчиков избыточного давления и программируемых усилителей заряда.

Автономный измеритель давления содержит квадратную матрицу n-го порядка датчиков 1 избыточного давления, квадратную матрицу n-го порядка n программируемых усилителей 2 заряда и блок 3 измерения, который состоит из n-канального аналого-цифрового преобразователя 4, микроЭВМ 5, задатчика 6 эталонных напряжений, супервизора 7, блока 8 памяти, блока 9 параметров окружающей среды и текущего времени, радиотрансивера 10, блока 11 контроля и СОМ-порта 12, при этом группа выходов квадратной матрицы n-го порядка датчиков 1 избыточного давления, через матрицу n-го порядка программируемых усилителей 2 заряда, соединена с первой группой n входов аналого-цифрового преобразователя 4, цифровой выход которого соединен с первым входом микроЭВМ 5, первый, второй и третий выходы которой соединены соответственно с входами радиотрансивера 10, COM-порта и блока памяти, первый выход блока 11 контроля соединен со вторыми входами квадратной матрицы n-го порядка программируемых усилителей 2 заряда, а второй выход - с входом задатчика 6 эталонных напряжений, выход которого соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя 4, выходы супервизора 7, блока памяти 8 и блока 9 параметров окружающей среды и текущего времени соединены соответственно со вторым, третьим и четвертым входами микроЭВМ 5, выходы радиотрансивера 10 и СОМ-порта 12 являются соответственно первым и вторым выходами блока 3 измерений.

Автономный измеритель давления работает следующим образом. При включении измерителя происходит контроль питающих напряжений с помощью блока 11 контроля, тестирование внутренних узлов микроЭВМ 5, контроль работоспособности блока памяти 8 и радиотрансивера 10.

Во время проведения измерений параметров ударно-волнового поля происходит воздействие ударной волны на квадратную матрицу n-го порядка пьезоэлектрических датчиков 1, сигналы, с выходов которых усиливаются квадратной матрицей n-го порядка программируемых усилителей 2 заряда и поступают на первые входы синхронного n-канального аналого-цифрового преобразователя 4, где из аналоговой формы преобразуются в цифровую.

С выхода синхронного n-канального аналого-цифрового преобразователя 4 сигналы поступают на вход микроЭВМ 5. С учетом того, что n-канальный аналого-цифровой преобразователь 4 является синхронным, то появление сигнала на одном из n пьезоэлектрических датчиков 1 приводит к фиксации этого момента микроЭВМ 5. Затем с некоторой задержкой во времени приходят сигналы с других датчиков, моменты появления которых также фиксируются микроЭВМ 5.

Обработка сигналов с матрицы n-го порядка пьезоэлектрических датчиков 1, поступающих через n-канальный аналого-цифровой преобразователь 4 на вход микроЭВМ 5 с учетом известных координат расположения датчиков на заданной поверхности, позволяет определить профиль фронта ударной волны, давление на фронте ударной волны, импульс ударной волны, фазу сжатия ударной волны, распределение давления на заданной поверхности и др.

МикроЭВМ 5 является основным функциональным узлом прибора, осуществляющим обработку результатов измерений. МикроЭВМ 5 обеспечивает существенно более высокую в сравнении с прототипом частоту записи поступающих сигналов в единицу времени, что в свою очередь повышает точность определения параметров ударно-волнового поля.

Результаты обработки записываются в блок 8 памяти и поступают на вход радиотрансивера 10.

С выхода блока 9 параметров окружающей среды на вход микроЭВМ 5 поступает информация об атмосферном давлении, температуре, влажности окружающей среды и текущем времени, которая учитывается при определении вышеуказанных параметров ударно-волнового поля и фиксации условий проведения измерений.

Задатчик 6 эталонных напряжений обеспечивает аналого-цифровой преобразователь 4 питанием высокостабильными опорными напряжениями.

Супервизор 7 отслеживает величину напряжения питания микроЭВМ 5 и фиксирует те моменты, когда оно находится ниже допустимого уровня, предотвращая сбои в работе измерителя давления.

Радиотрансивер 10 позволяет осуществить неконтактную передачу результатов измерений в радиолокационном диапазоне длин волн по запросу другого устройства.

При возникновении необходимости или отказе радиотрансивера 10 информация о результатах измерений может быть считана в помощью внешнего устройства через СОМ-порт 12.

Использование предлагаемого технического решения позволяет повысить информативность, точность и удобство эксплуатации автономного измерителя давления.

Источники информации:

1. Автономный измеритель давления. АИДА-М. Техническое описание и инструкция по эксплуатации (прототип).