АВТОНОМНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ
AUTONOMOUS PRESSURE METRE

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 является 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 повышения информативности измерителя давления за счет определения профиля ударной волны и измерения параметров поля избыточного давления ударной волны на заданной поверхности, повышения 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 обеспечении удобства в эксплуатации за счет неконтактного съема показаний.
Решения 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 введены n программируемых усилителей заряда, микроЭВМ, задатчик эталонных напряжений, блок параметров окружающей среды и текущего времени, блок контроля, супервизор, радиотрансивер, при этом информационный датчик состоит из n датчиков избыточного давления, аналого-цифровой преобразователь является n-канальным, группа выходов n датчиков избыточного давления через n программируемые усилители заряда соединены с первой группой n входов аналого-цифрового преобразователя, цифровой выход которого соединен с первым входом микроЭВМ, первый выход которой соединен с входом блока памяти, а второй выход - с входом радиотрансивера, первый выход блока контроля соединен со вторыми входами n программируемых усилителей заряда, а второй выход - с входом задатчика эталонных напряжений, выход которого соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя, выход супервизора соединен со вторым входом микроЭВМ, выход блока памяти соединен с третьим входом микроЭВМ, выход блока параметров окружающей среды и текущего времени соединен с четвертым входом микроЭВМ, вход com-порта связан с пятым входом микроЭВМ, а его выход является вторым выходом блока измерений, выход радиотрансивера является первым выходом блока измерений.
Новыми элементами, обладающими существенными отличиями по устройству, являются: n программируемые усилители заряда, микроЭВМ, задатчик эталонных напряжений, блок параметров окружающей среды и текущего времени, блок контроля, супервизор, радиотрансивер и связи между известными и новыми элементами.
На чертеже приведена функциональная схема автономного измерителя давления.
Автономный измеритель давления содержит n датчиков 1 избыточного давления, n программируемых усилителей 2 заряда и блок 3 измерения, который состоит из n-канального аналого-цифрового преобразователя 4, блока 8 памяти, микроЭВМ 5, задатчика 6 эталонных напряжений, блока 7 параметров окружающей среды и текущего времени, блока 11 контроля, супервизора 10, радиотрансивера 9, com-порта 12, при этом группа выходов n датчиков 1 избыточного давления через n программируемых усилителей 2 заряда соединены с первой группой n входов аналого-цифрового преобразователя 4, цифровой выход которого соединен с первым входом микроЭВМ 5, первый выход которой соединен с входом блока 8 памяти, а второй выход - с входом радиотрансивера 9, первый выход блока 11 контроля соединен со вторыми входами n программируемых усилителей 2 заряда, а второй выход - с входом задатчика 6 эталонных напряжений, выход которого соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя 4, выход супервизора 10 соединен со вторым входом микроЭВМ 5, выход блока 8 памяти соединен с третьим входом микроЭВМ 5, выход блока 7 параметров окружающей среды и текущего времени, соединен с четвертым входом микроЭВМ 5, вход com-порта 12 связан с пятым входом микроЭВМ 5, а его выход является вторым выходом блока 3 измерений, выход радиотрансивера 9 является первым выходом блока 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 9.
Во время проведения измерений параметров ударно-волнового поля происходит воздействие ударной волны на n пьезоэлектрических датчиков 1, сигналы с выходов которых усиливаются n программируемыми усилителями 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 n 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 экспериментов. 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 9.
С выхода блока 7 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 экспериментов.
Задатчик 6 эталонных напряжений обеспечивает аналого-цифровой преобразователь 4 питанием высокостабильными опорными напряжениями.
Радиотрансивер 9 позволяет осуществить неконтактную передачу результатов экспериментов в радиолокационном диапазоне длин волн по запросу другого устройства.
Супервизор 10 отслеживает величину напряжения питания микроЭВМ 5 и фиксирует те моменты, когда оно находится ниже допустимого уровня, предотвращая сбои в работе измерителя давления.
При возникновении необходимости или отказе радиотрансивера 9 информация о результатах экспериментов может быть считана в помощью внешнего устройства через com-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).