УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РАБОЧЕЙ СРЕДЫ

Полезная модель относится к техническим средствам измерений и может быть использована для контроля рабочих параметров жидкости или газа на основе компьютерной обработки измеренных значений.
Известен анализатор спектра вибрации вращающихся машин, содержащий последовательно соединенные вибропреобразователь, фильтр, аналого-цифровой преобразователь, вычислитель и регистратор с блоком управления (см. патент РФ №1663467, кл. G 01 М 7/00, опубл. 1991).
Однако такое устройство не обеспечивает измерение шумовой составляющей вибрации, что делает его малопривлекательным.
Наиболее близким из известных по своей технической сущности и достигаемому результату является выбранное в качестве прототипа устройство для измерения физических характеристик рабочей среды, содержащее датчик преобразования электрического потенциала в информативные электрические сигналы, подключенный через аналого-цифровой преобразователь к процессору с возможностью осуществления регистрации, записи и воспроизведения измеряемых параметров (см. патент РФ на полезную модель №27212, кл. G 01 D 5/353, опубл. 10.03.2003).
Однако данная система достаточно сложна в конструктивном отношении и обеспечивает измерение лишь статических параметров, что ограничивает область ее применения.
Сущность заявляемой полезной модели выражается в совокупности существенных признаков, достаточных для достижения обеспечиваемого предлагаемой полезной моделью технического результата, который выражается в расширении технологических возможностей за счет
обеспечения возможности измерения и контроля физических характеристик рабочей среды, в качестве которой могут быть твердые тела, жидкости и газы.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для измерения физических характеристик рабочей среды, содержащем датчик преобразования электрического потенциала в информативные электрические сигналы, подключенный через аналого-цифровой преобразователь к процессору с возможностью осуществления регистрации, записи и воспроизведения измеряемых параметров, датчик преобразования электрического потенциала выполнен в виде прямоугольной пластины с входами, размещенными по концам первой диагонали и выходами, расположенными в середине и по концам второй диагонали, подключенными, по меньшей мере, к введенным в устройство трем интегральным операционным усилителям тока, которые через соответствующие блоки аналого-цифрового преобразователя подключены с возможностью преобразования сигнала в двоичном коде к соответствующим входам процессора.
Заявленная совокупность существенных признаков находится в прямой причинно-следственной связи к достигаемому результату. Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию "новизна", так как оно не известно из уровня техники. Предложенное устройство является промьдпленно применимым, т. к. может быть реализовано существующими техническими средствами.
Таким образом, предложенное техническое решение соответствует установленным условиям патентоспособности полезной модели.
Других известных технических решений аналогичного назначения с подобными существенными признаками заявителем не обнаружено.
На чертеже представлено предложенное устройство, принципиальная схема,
Устройство для измерения физических характеристик рабочей среды состоит из датчика 1, выполненного из токопроводящего материала в форме пластины прямоугольной формы без ограничения размеров.
Пластина имеет два входа, расположенные на первой диагонали прямоугольника с максимальным удалением, на которые подается постоянный ток. С выходов, расположенных на второй диагонали пластины с постоянным шагом (равным удалением), предусмотрены места съема потенциала (точки а, b, с) распределенных токов в токопроводящем материале с различных его точек для дальнейшей обработки. Электрические провода закреплены в точках съема потенциала с пластины методом пайки или точечной сварки.
Расстояние между точками съема потенциалов (а, b, с) определяется исходя из удельного сопротивления токопроводящего материала и чувствительности дифференциального усилителя,
Дифференциальный усилитель выполнен на основе, по меньшей мере, трех полупроводниковых интегральных операционных усилителей 2,3 и 4 тока с дифференциальным входом, при этом выходы интегральных операционных усилителей 2, 3 и 4 тока через, по меньшей мере, три соответствующих блока 5, 6 и 7 аналого-цифрового преобразователя подключены с образованием, по меньшей мере, трех индивидуальных каналов к соответствующим логическим входам (портам) процессора 8, осуществляющим математическую обработку сигналов.
Восьмиразрядный аналого-цифровой преобразователь состоит, по меньшей мере, из трех блоков 5, 6 и 7 и выполнен на основе полупроводниковых интегральных схем.
На вход каждого блока 5, 6 и 7 аналого-цифрового преобразователя подается сигнал с соответствующих интегральных операционных усилителей 2, 3 и 4, который преобразуется в восьмиразрядный двоичный код, снимаемый с выходов каждого блока 5, 6 и 7.
Процессор 8 представляет собой полупроводниковое арифметически логическое устройство, имеющее три восьмиразрядных порта ввода данных с соответствующими логическими входами, подключенными к соответствующим выходам каждого блока 5, 6 и 7 и общий выход с последовательным интерфейсом RS-232.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Устройство для измерения физических характеристик рабочей среды монтируется в непосредственной близости с объектом контроля.
Контролируемая рабочая среда, вследствие своих физических и механических характеристик, вызывает возмущение в токопроводящем материале, что приводит к отклонению проходящих в нем индуцированных токов.
На дифференциальные входы каждого канала и полупроводникового интегрального операционного усилителя тока подается потенциал с датчика 1 контроля характеристик рабочей среды и пропускается ток, поступающий на дифференциальные входы каждого интегрального операционного усилителя 2, 3 и 4 тока. С общего выхода каждого интегрального операционного усилителя 2, 3 и 4 тока снимается усиленный сигнал для дальнейшей обработки.
Изменение потенциалов в трех точках пластины, снятых с точек съема потенциала (а, b, с) распределенных токов в токопроводящем материале, регистрирует процессор 8 после предварительного усиления в каждом канале соответствующего сигнала соответствующими интегральными операционными усилителями 2, 3, 4 тока и соответствующего преобразования его в блоках 5, 6 и 7 восьмиразрядного аналого-цифрового преобразователя.
Преобразованный сигнал в двоичном коде с соответствующих выходов первого 5, второго 6 и третьего 7 блоков аналого-цифрового преобразователя передается на соответствующие входы трех портов процессора 8.
В процессоре 8 производятся математическая обработка полученных сигналов с возможностью осуществления регистрации, записи и воспроизведения измеряемых параметров, результат которой передается в последовательном коде по интерфейсу RS-232 с его выходов на входы промышленных контроллеров или удаленный компьютер для принятия решений.
Предложенное устройство обеспечивает измерение и контроль различных параметров рабочей среды (жидкости или газа), в том числе таких параметров как плотность, температура, давление и т.п.