ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к области измерительной техники, а именно к электроразрядным устройствам, измеряющим давление газов, и может быть использована для измерения барометрической высоты.
Известны устройства для измерения давления газов, основанные на функциональной зависимости значения пробивного напряжения от давления газовой среды, содержащие электрический разрядник и выходной контур (см. авт. свид. СССР №131527, класс 42k, 1404, Б.И. №17, 1960).
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства для измерения давления газов, относится ограниченный срок работы вследствие интенсивного износа электродов разрядника.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному газоразрядному датчику давления по совокупности признаков является электроразрядный вакуумметр, содержащий электрический разрядник, подключенный через диод к вторичной обмотке высоковольтного трансформатора, задающий генератор, выходной контур с измерителем, счетчик импульсов, вентиль, модулятор, триггер управления, генераторы тактовых и пилообразных импульсов, при этом задающий генератор, вентиль, модулятор и высоковольтный трансформатор соединены последовательно, электрод разрядника соединен с одним из входов триггера управления, выход которого соединен с потенциальным входом вентиля, а выход генератора тактовых импульсов соединен одновременно с другим входом триггера управления и с запускающим входом генератора пилообразных импульсов, выход которого присоединен к управляющему входу модулятора, а вход счетчика импульсов присоединен к выходу вентиля (см. авт. свид. СССР №488104, G01L 11/00, G01L 21/34, Б.И. №38, 1975) и принятое за прототип.
Благодаря автоматическому управлению газовым разрядом ограничивается износ электродов, что приводит к увеличению срока службы электродов разрядника.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже результата при использовании известного устройства для измерения давления газов, принятого за прототип, относится низкое быстродействие, большая погрешность измерения.
Технический результат - увеличение быстродействия и повышение точности.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что известное устройство для измерения давления газов содержит задающий генератор, модулятор, электрический разрядник, подключенный через диод к выходу высоковольтного трансформатора и выходной контур.
Особенностью является то, что предлагаемый газоразрядный датчик давления снабжен устройством фиксирования момента пробоя газового промежутка и схемой поразрядного управления, при этом задающий генератор, модулятор и высоковольтный трансформатор соединены последовательно, выход устройства фиксирования момента пробоя газового промежутка соединен с входом схемы поразрядного управления, выход которой соединен с управляющим входом модулятора и выходным контуром.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена структурная схема газоразрядного датчика давления, на фиг. 2 - временная диаграмма изменения напряжения на электродах разрядника известного датчика, на фиг. 3 - временная диаграмма изменения напряжения на электродах разрядника предлагаемого датчика.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.
Задающий генератор 1 (фиг. 1), модулятор 2 и высоковольтный трансформатор 3 соединены последовательно. К выходу высоковольтного трансформатора 3 через диод 4 подключен электрический разрядник 5, в корпус которого подается исследуемое давление P. Выход устройства 6 фиксирования момента пробоя газового промежутка соединен с входом схемы 7 поразрядного управления, выход которой соединен с управляющим входом модулятора 2 и выходным контуром 8.
Газоразрядный датчик давления работает следующим образом.
Задающий генератора 1 (фиг. 1) вырабатывает зондирующие импульсы, которые поступают на вход модулятора 2, осуществляющего усиление и амплитудную модуляцию зондирующих импульсов. На управляющий вход модулятора 2 поступает модулирующее напряжение с выхода схемы 7 поразрядного управления. Промодулированные по амплитуде зондирующие импульсы поступают на вход высоковольтного трансформатора 3. С выхода которого, через диод 4, предназначенный для пропускания импульсов только одной полярности, зондирующие импульсы высокого напряжения поступают на электрический разрядник 5.
Как только амплитуда одного из зондирующих импульсов превысит напряжение пробоя газового промежутка, произойдет электрический разряд. Момент пробоя газового промежутка фиксируется устройством 6. Электрический сигнал с выхода устройства 6 фиксирования момента пробоя газового промежутка поступает на вход схемы 7 поразрядного управления, которая уменьшает напряжение на управляющем входе модулятора 2 таким образом, что начавшийся электрический разряд прекращается.
После прекращения газового разряда начинает расти напряжение на выходе схемы 7 поразрядного управления, а значит и на электродах электрического разрядника 5, процесс повторяется.
1
пр
1
1
пр
1
1
1
1
1
1
Временная диаграмма изменения напряжения на электродах разрядника прототипа представлена на фиг. 2. Амплитуда смежных зондирующих импульсов изменяется на ΔU, а результат измерения напряжения пробоя Uгазового промежутка в каждом периоде T определяется через время t. Погрешность измерения напряжения пробоя U в этом случае определяется величиной ΔU и нелинейными искажениями выходного напряжения генератора пилообразного напряжения. Быстродействие же определяется временем t и периодом T изменения амплитуды зондирующих импульсов. Для уменьшения ΔU необходимо уменьшать скорость изменения пилообразного напряжения на управляющем входе модулятора, что приводит к увеличению t и T т.е. к снижению быстродействия прототипа.
i
i
14
1
2
1
2
1
Временная диаграмма изменения напряжения на электродах разрядника предлагаемого датчика приведена на фиг. 3. При поразрядном изменении модулирующего напряжения на управляющем входе модулятора 2 амплитуда смежных зондирующих импульсов 9, 10, 11, 12, 13, 14 (фиг. 3) изменяется на ΔU (где i=10, 11, 12, 13, 14), причем ΔU для последующего зондирующего импульса вдвое меньше, чем для предыдущего и в установившемся режиме измерения ΔU<ΔU. Установившийся режим измерения наступает уже после зондирующего импульса 14 (фиг. 3), т.е. сокращается время определения напряжения пробоя (t<<t, T<<T).
пр
Напряжение с выхода схемы 7 поразрядного управления подается также в выходной контур 8. В выходном контуре 8 формируется сигнал в виде поразрядного кода, а также низковольтного напряжения постоянного тока, пропорционального напряжению пробоя (U, фиг. 3) на электродах электрического разрядника 5, т.е. пропорционального давлению P газовой среды, в которую помещен электрический разрядник 5.
Предлагаемый газоразрядный датчик давления может найти применение на транспорте для измерения барометрической высоты летательного аппарата.