Спосіб надлишкових вимірювань тиску та пристрій для його здійснення

1. Спосіб надлишкових вимірювань тиску, оснований на формуванні направленого світлового потоку нормованої інтенсивності у заданому діапазоні довжин хвиль, формуванні першого та другого відбитих інформативних світлових потоків, модуляції їх інтенсивності тиском невідомого чи відомого розмірів, перетворенні першого та другого інформативних світлових потоків у пару напруг, вимірюванні отриманих напруг, їх запам'ятовуванні і визначенні дійсного значення тиску згідно з рівнянням вимірювання, який відрізняється тим, що до формування першого та другого інформативних світлових потоків формують перші та другі світлові 2 (11) 1 Ф0 - нормований за значенням приріст світлового потоку, пропорційний нормованому за значенням приросту тиску p0 . 2. Пристрій для здійснення способу за п. 1, що містить перший та другий вимірювальні канали, кожний з яких складається з послідовно з'єднаних між собою підсилювача та фотоприймача, генератор оптичного випромінювання та оптичний сенсор (19) де Uн11 i Uн12 Uн21 і Uн22,… Uн51, Uн52 - перша, друга,..., п'ята пари напруг; k2 і k3 - коефіцієнти пропорційності, причому k2 = 2, k3 = 3; Sc - коефіцієнт перетворення світлових потоків у тиск; Ф01 і Ф02 - нормовані за значенням світлові потоки, різниця яких пропорційна нормованому за значенням тиску р0; UA px 3 74970 4 тиску, вхід якого оптично з'єднаний з генератором з'єднаний зі входом аналого-цифрового перетвооптичного випромінювання, перший та другий вирювача, виходи якого підключені до загальної шиходи сенсора оптично з'єднані з входами першого ни, при цьому виконавчий механізм переміщення та другого вимірювальних каналів відповідно, який механічно зв'язаний зі шторкою, яка встановлена відрізняється тим, що додатково містить шторку, на оптичній осі між входом оптичного сенсора тиспершу та другу лінзи, перше та друге дзеркала, ку і першим виходом джерела оптичного випроміперший та другий сірі клини, призму і автоматичнювання, другий вхід якого оптично з'єднаний з ний перемикач, виконавчий механізм переміщенпризмою, перший і другий виходи якої оптично ня, перший та другий перетворювачі "кодз'єднані через перший та другий сірі клини з перпереміщення", цифровий відліковий пристрій, опешим та другим дзеркалами, які оптично з'єднані зі ративно запам'ятовуючий пристрій, постійно запавходами фотоприймачів першого та другого вимім'ятовуючий пристрій і мікропроцесор, які з'єднані рювальних каналів, що також оптично з'єднані чеміж собою через загальну шину, вихід одного з рез першу і другу лінзи з першим та другим вихорозрядів паралельного порту мікропроцесора з'єддами оптичного сенсора тиску, а виходи першого наний з входом керування автоматичного перемита другого перетворювачів "код-переміщення" кікача, перший та другий входи якого підключені до нематично з'єднані з першим та другим сірими виходів відповідних вимірювальних каналів, вихід клинами. Винахід відноситься до області вимірювальної техніки і може бути застосований для вимірювання тиску оптичними методами. Відомий спосіб вимірювання тиску та пристрій для його здійснення [A.C. SU 1599685 A1 МКИ5. Измеритель давления / Ε.Φ. Волосожар. Бюл. №38, 1990], який ґрунтується на формуванні направленого світлового потоку нормованої інтенсивності у заданому діапазоні довжин хвиль, формуванні відбитого інформативного світлового потоку, модуляції його інтенсивності тиском невідомого розміру, перетворенні інформативного світлового потоку у напругу, вимірюванні отриманої напруги, її запам'ятовуванні і визначенні дійсного значення тиску згідно з рівнянням вимірювання. Відомий спосіб не дозволяє забезпечити високу точність вимірювання дійсного значення тиску. Причинами цього є нелінійність і нестабільність функції перетворення інтенсивності світлового потоку у напругу, що призводить до появи похибок від нелінійності, адитивної і мультиплікативної складових систематичної похибки. Пристрій по даному способу включає в себе: оптичний сенсор тиску, світловоди, генератор оптичного випромінювання, фотоприймач, підсилювач, аналого-цифровий перетворювач, цифровий відліковий пристрій. Відомий пристрій не забезпечує достатню точність вимірювання тиску через реалізацію прямого методу вимірювання тиску, який передбачає використання фотоприймача функція перетворення якого є нелінійною та нестабільною у часі та від температури. Вказані причини заважають досягненню поставленої задачі підвищення точності та розширення діапазону вимірювання тиску. Відомий також спосіб вимірювання тиску та пристрій дляйого здійснення [A.C. SU 1624290 A1 МКИ5. Устройство для измерения давления / О.Ф. Иванов, Φ.Τ. Вильконец, В.Б. Сидоров, В.В. Кирпичев, Б.А. Белогородский, В.Г. Лужаин и С.А. Гринев. Бюл. №4, 1991], який заснований на формуванні направленого світлового потоку нормованої інтенсивності у заданому діапазоні довжин хвиль, формуванні відбитого інформативного світлового потоку, модуляції його інтенсивності тиском невідомого розміру, перетворенні інформативного світлового потоку у напругу, вимірюванні отриманої напруги, її запам'ятовуванні і визначенні дійсного значення тиску згідно з рівнянням вимірювання. Відомий спосіб не забезпечує високу точність вимірювання. Причинами, що заважають досягненню поставленої задачі підвищення точності вимірювання, є нестабільність і нелінійність функції перетворення інтенсивності світлового потоку у напругу. Пристрій по даному способу включає в себе: оптичний сенсор тиску, світловоди, генератор оптичного випромінювання, фотоприймач, аналогоцифровий перетворювач, цифровий відліковий пристрій. Відомий пристрій не забезпечує достатню точність вимірювання тиску через реалізацію прямого методу вимірювання тиску, який передбачає використання фотоприймача функція перетворення якого є нелінійною та нестабільною у часі та від температури. Зазначені причини заважають досягненню поставленої задачі підвищення точності та розширення діапазону вимірювання тиску. Відомий спосіб вимірювання тиску та пристрій для його здійснення [Световодные датчики / Б.А. Красюк, О.Г. Семѐнов, А.Г. Шереметьев и др. - Μ.: Машиностроение, 1990. - 256с.], який заснований на формуванні направленого світлового потоку нормованої інтенсивності у заданому діапазоні довжин хвиль, формуванні першого та другого відбитих інформативних світлових потоків, модуляції їх інтенсивності тиском невідомого розміру, перетворенні першого та другого інформативних світлових потоків у пару напруг, вимірюванні отриманих напруг, їх запам'ятовуванні і визначенні дійсного значення тиску згідно з рівнянням вимірювання. Причинами, що заважають досягненню поставленої задачі підвищення точності вимірювання, є нелінійність, та довгострокова і температурна не 5 74970 6 стабільність функції перетворення інтенсивності ний на формуванні направленого світлового потосвітлового потоку у напругу. Останнє обумовлює ку нормованої інтенсивності у заданому діапазоні появу систематичної похибки, в тому числі похибки довжин хвиль, формуванні першого та другого від нелінійності функції перетворення. Зазначений відбитих інформативних світлових потоків, модуспосіб не повністю виключає ці похибки, оскільки ляції їх інтенсивності тиском невідомого чи відомоне вирішує задачу лінеаризації загальної функції го розмірів, перетворенні першого та другого інперетворення інтенсивності світлового потоку у формативних світлових потоків у пару напруг, напругу. вимірюванні отриманих напруг, їх запам'ятовуванні Пристрій по даному способу включає в себе: і визначенні дійсного значення тиску згідно з рівоптичний сенсор тиску, світловоди, генератор опнянням вимірювання. Від прототипу він відрізнятичного випромінювання, перший та другий фотоється тим, що до формування першого та другого приймачі, перший та другий підсилювачі, аналогоінформативних світлових потоків формують перші цифровий перетворювач, цифровий відліковий та другі світлові потоки нульової інтенсивності, пристрій. перетворюють їх у першу пару напруг, отримані Відомий пристрій не забезпечує достатню точнапруги вимірюють і запам'ятовують, формують ність вимірювання тиску через реалізацію прямого першу пару додаткових світлових потоків, інтенсиметоду вимірювання тиску, який передбачає виковності яких модулюють нормованим за розміром ристання першого та другого фотоприймачів, фунтиском р1, перетворюють інтенсивності цих потоків кції перетворення яких є нелінійними та нестабільу другу пару напруг, отримані напруги вимірюють і ними у часі та від температури, а також першого запам'ятовують, формують другу пару додаткових та другого підсилювачів, дрейф нуля яких також світлових потоків, інтенсивності яких модулюють залежить від температури. нормованим за розміром тиском р2, який встановЗазначені причини заважають досягненню полюють за умовою, що 0,5({p1}+{p2})={p0} та 0,5({р2}ставленої задачі підвищення точності та розши{р})={ p0}, причому {р0}=(3...10){ p0}, перетворюрення діапазону вимірювання тиску. ють інтенсивності другої пари додаткових світлоВ основу винаходу покладена задача створенвих потоків у третю пару напруг, отримані напруги ня такого способу надлишкових вимірювань тиску, вимірюють і запам'ятовують, формують перший та у якому шляхом введення заданої кількості, послідругий відбиті інформативні світлові потоки, які довності та умов виконання операцій забезпечумодульовані по інтенсивності тиском невідомого валося б підвищення точності вимірювання при розміру, сумують їх з відповідними світловими будь-яких розбіжностях параметрів однотипних потоками другої додаткової пари, перетворюють фотоприймачів з одним і тим же видом нелінійної інтенсивності перших сумарних потоків у четверту функції перетворення. пару напруг, отримані напруги вимірюють і запаОдночасно в основу винаходу покладена зам'ятовують, сумують перший та другий відбиті індача створення відповідного пристрою для виміформативні світлові потоки з відповідними світлорювання дійсного значення тиску, у якому завдяки вими потоками першої додаткової пари, введеної сукупності функціональних блоків та ноперетворюють інтенсивності других сумарних пових зв'язків між ними і з іншими блоками пристрою токів у п'яту пару напруг, отримані напруги вимізабезпечувалося б підвищення точності та розширюють і запам'ятовують, а дійсне значення тиску рення діапазону вимірювання тиску. визначають згідно з рівнянням надлишкових виміПоставлена задача вирішується завдяки тому, рювань що спосіб надлишкових вимірювань тиску, основаpx 1 Sc Ф02 Ф U U Uн31 Uн41 Ф01 01 н51 н21 k 3 Ф0 Uн21 Uн31 k 2Uн11 Ф02 Uн42 Uн32 Uн22 Uн52 k 3 Ф0 Uн32 Uн22 k 2Uн12 де Uн11 і Uн12, Uн21 і Uн22, ..., Uн51 і Uн52 - перша, друга, ..., п'ята пари напруг; k2 і k3 - коефіцієнти пропорційності, причому k2=2; k3=3; Sc - коефіцієнт перетворення світлових потоків у тиск; Ф01 і Ф02 нормовані за значенням світлові потоки, різниця яких пропорційна нормованому за значенням тиску р0; Φ0 - нормований за значенням приріст світлового потоку, пропорційний нормованому за значенням приросту тиску р0. Пристрій для здійснення способу включає в себе перший та другий вимірювальні канали кожний з яких складається з послідовно з'єднаних між собою підсилювача та фотоприймача, генератор оптичного випромінювання та оптичний сенсор тиску, вхід якого оптично з'єднаний з генератором оптичного випромінювання, перший та другий ви k3 Ф0 Uн51 Uн21 Uн31 Uн41 Ф01 Uн21 Uн31 Uн41 Uн51 k 3 Ф0 Uн42 Uн32 Uн22 Uн52 Ф02 Uн32 Uн22 Uн52 Uн42 ходи сенсора оптично з'єднані з входами першого та другого вимірювальних каналів відповідно. Від прототипу він відрізняється тим, що додатково введені шторка, перша та друга лінзи, перше та друге дзеркала, перший та другий сірі клини, призма і автоматичний перемикач, виконавчий механізм переміщення, перший та другий перетворювачі "код-переміщення", цифровий відліковий пристрій, оперативно запам'ятовуючий пристрій, постійно запам'ятовуючий пристрій і мікропроцесор, які з'єднані між собою через загальну шину, вихід одного з розрядів паралельного порту мікропроцесора з'єднаний із входом керування автоматичного перемикача, перший та другий входи якого підключені до виходів відповідних вимірювальних каналів, вихід з'єднаний зі входом аналого 7 74970 8 цифрового перетворювача, виходи якого підклюриймач; Uн - вихідна напруга фотоприймача; Uн чені до загальної шини, при цьому виконавчий ' напруга зміщення фотоприймача; Sн Sн 1 н , механізм переміщення, механічно зв'язаний зі шторкою, яка встановлена на оптичній осі між вхоS'л S л 1 л - параметри кубічної функцій передом оптичного сенсора тиску і першим виходом творення фотоприймача, що враховують вплив на джерела оптичного випромінювання, другий вихід фотоприймач дестабілізуючих факторів, а також їх якого оптично з'єднаний з призмою, перший і друзміну у часі; Sн, Sл - номінальні за значенням пагий виходи якої оптично з'єднані, через перший та раметри функцій перетворення фотоприймача; н, другий сірі клини, з першим та другим дзеркалами, які оптично з'єднані зі входами фотоприймачів л - відхилення параметрів функцій перетворення фотоприймача від номінальних значень, що випершого та другого вимірювальних каналів, що кликані впливом на фотоприймач дестабілізуючих також оптично з'єднані через першу і другу лінзи з факторів та їх зміною у часі. першим та другим виходами оптичного сенсора Запропонований спосіб надлишкових вимірютиску, а виходи першого та другого перетворювавань тиску оснований на тому, що формують начів "код-переміщення" кінематично з'єднані з перправлений світловий потік Фн нормованої інтенсишим та другим сірими клинами. вності у заданому діапазоні довжин хвиль. Далі На Фіг. зображена структурна схема пристрою формують перший та другий відбиті інформативні для визначення тиску, який здійснює запропоносвітлові потоки Фх1 і Фх2, модулюють їх інтенсивнований спосіб, де 1 - оптичний сенсор тиску (дифесті тиском невідомого чи відомого розмірів. Перетренційний за вхідною величиною); 2' і 2" - перший ворюють перший та другий інформативні світлові та другий світловоди; 3 - шторка; 4 - виконавчий потоки Фх1 і Фх2 у пару напруг Uн1 і Uн2. Причому механізм переміщення; 5 - генератор оптичного при кубічній функції перетворення фотоприймачів випромінювання; 6 і 7 - перша та друга лінзи; 8 і 9 рівняння зв'язку між величинами Фх1, Фх2 та Uн1, перше та друге дзеркала; 10 - призма; 11 і 12 Uн2 мають вигляд: перший та другий сірі клини; 13 і 14 - перший та другий фотоприймачі; 15 і 16 - перший та другий перетворювачі "код-переміщення"; 17 і 18 - пер' (1) Uн1 SнФ3 S'лФх1 Uн1 х1 ший та другий підсилювачі; 19 - автоматичний перемикач; 20 - аналого-цифровий перетворювач; 21 " (2) Uн2 SнФ3 S" Фх2 Uн2 л х2 - оперативно запам'ятовуючий пристрій; 22 - постійно запам'ятовуючий пристрій; 23 - цифровий відліковий пристрій; 24 - мікропроцесор; 25 - загаде Uн1 і Uн2 - вихідні напруги фотоприймачів; льна шина. Uн1 і Uн2 - напруги зміщення фотоприймачів; Необхідно зазначити, що оптичний сенсор тис' Sн Sн1 1 н1 , S'л S л1 1 л1 , ку містить в собі світловоди, оптичні волокна яких, розташовані по трьом концентричним кільцевим " Sн Sн2 1 н2 , S" Sл2 1 л2 - параметри л зонам, та чутливу мембрану із дзеркальною внуткубічних функцій перетворення фотоприймачів, рішньою поверхнею. Оптичні волокна, що розміщо враховують вплив на фотоприймачі дестабіліщені в середній кільцевій зоні, служать для напразуючих факторів, а також їх зміну у часі; Sн1, Sл1, влення світлового потоку Фн нормованої Sн2, Sл2 - номінальні за значенням параметри фунінтенсивності на внутрішню дзеркальну поверхню кцій перетворення фотоприймачів; н1, л1, н2, л2 мембрани. відхилення параметрів функцій перетворення фоОптичні волокна, що розташовані у внутрішній топриймачів від номінальних значень, що викликата зовнішній концентричних кільцевих зонах призні впливом на фотоприймачі дестабілізуючих факначені для передачі інформативних світлових поторів та їх зміною у часі. токів Фх1 і Фх2, відбитих внутрішньою дзеркальною Потім отримані напруги (1) та (2) вимірюють і поверхнею мембрани. запам'ятовують. Різниця значень інтенсивностей відбитих інЗгідно із запропонованим способом, до форформативних світлових потоків Фх1 і Фх2 пропормування першого та другого інформативних світційна значенню тиску рх, що діє на чутливу мемлових потоків формують перші та другі світлові брану оптичного сенсора тиску, тобто потоки нульової інтенсивності Ф11 і Ф12 ({Ф11}={Ф12}=0). Перетворюють Їх у першу пару Фх1 Фх2 , рх напруг Uн11 і Uн12 : Sc де Фх1=(ФН+pxSc)/2; Фх2=(Фн-pxSc)/2; Sc - коефіцієнт перетворення різниці першого та другого відбитих інформативних світлових потоків у тиск. Припустимо, що функція перетворення фотоприймача описується рівнянням величин Uн ' SнФ3 S'лФ Uн , де Φ - світловий потік, що поступає на фотоп ' Uн11 SнФ3 S'лФ11 11 Uн12 ' SнФ3 S'лФ12 12 Uн1 Uн2 (3) (4) Отримані напруги (3) і (4) вимірюють і запам'ятовують. Формують першу пару додаткових світлових потоків Ф21 і Ф22 ({Φ21)={Φ01}-{ Φ0}, {Φ22}={Φ22}+{ Φ0}) інтенсивності яких модулюють нормованим за розміром тиском р1. Причому зна 9 74970 10 чення цього тиску встановлюють рівним тивні світлові потоки Фx1 і Фх2 ({Фx1}=({Фн}+{px}{Sс})/2, {Фx2}=({Фн}-{px}{Sc})/2), які {p1}={p0}-{ p0}, модульовані по інтенсивності тиском рх невідомого де {р0} - нормований за значенням тиск; { p0} розміру. — нормований за значенням приріст тиску. Сумують їх з відповідними світловими потокаСлід зазначити, що нормовані за значенням ми Ф31 і Ф32 другої додаткової пари: світлові потоки Ф01, Ф02 та нормований за значен{Ф41}={Фx1}+{Ф31}; ням приріст світлового потоку Φ0 встановлюють{Ф42}={Фx2}+{Ф32}. ся за умовами {Ф01}=({Фн}+{p0}{Sc}/2, {Ф02}=({Фн}Перетворюють інтенсивності перших сумарних {p0}{Sc})/2, { Φ0}={ p0}{Sc}/2. потоків Ф41 і Ф42 у четверту пару напруг Uн41 і Uн42: Перетворюють інтенсивності потоків Ф21 і Ф22 у другу пару напруг Uн21 і Uн22 ' (9) Uн41 SнФ3 S'лФ41 Uн1 41 ' Ф3 S' Ф (5) Uн21 Sн л 21 Uн1 " 21 (10) Uн42 SнФ3 S" Ф42 Uн2 л 42 " Ф3 "Ф (6) Uн22 Sн Sл 22 Uн2 22 Отримані напруги (13) та (14) вимірюють і запам'ятовують. Отримані напруги (6) і (7) вимірюють і запам'яСумують перший та другий відбиті інформатитовують. вні світлові потоки Фx1 і Фx2 ({Фx1}=({Фн}+{px}{Sс})/2, Формують другу пару додаткових світлових {Фх2}=({Фн}-{рx}{Sc})/2) з відповідними світловими потоків Ф31 і Ф32 ({Φ31}={Φ01}+{ Φ0}, {Ф32}={Ф02}потоками Ф21 і Ф22 першої додаткової пари: { Ф0}), інтенсивності яких модулюють нормованим {Ф51}={Фх1}+{Ф21}; за розміром тиском р2. У порівнянні з р1 значення {Ф52}={Фх2}+{Ф22}. тиску р2 вибирають рівним Перетворюють інтенсивності других сумарних {р2}={р0)+{ p0}. потоків Ф51 і Ф52 у п'яту пару напруг Uн51 і Uн52: Перетворюють інтенсивності другої пари додаткових світлових потоків Ф31 і Ф32 у третю пару ' напруг Uн31 і Uн32: (11) Uн51 SнФ3 S'лФ51 Uн1 51 " (12) Uн52 SнФ3 S" Ф52 Uн2 ' л (7) Uн31 SнФ3 S'лФ31 Uн1 52 31 " (8) Uн32 SнФ3 S" Ф32 Uн2 Отримані напруги (17) та (18) вимірюють і зал 32 пам'ятовують. Дійсне значення тиску визначають згідно з рівнянням надлишкових вимірювань Отримані напруги (9) та (10) вимірюють і запам'ятовують. Формують перший та другий відбиті інформаpx 1 Sc Ф02 Ф U U Uн31 Uн41 Ф01 01 н51 н21 k 3 Ф0 Uн21 Uн31 k 2Uн11 Ф02 Uн42 Uн32 Uн22 Uн52 k 3 Ф0 Uн32 Uн22 k 2Uн12 k3 Ф0 Uн51 Uн21 Uн31 Uн41 Ф01 Uн21 Uн31 Uн41 Uн51 де Uн11 і Uн12, Uн21 і Uн22, ..., Uн51 і Uн52 - перша, друга, ..., п'ята пари напруг; k2 і k3 - коефіцієнти пропорційності, причому k2=2; k3=3; Sc - коефіцієнт перетворення світлових потоків у тиск; Ф01 і Ф02 нормовані за значенням світлові потоки, різниця яких пропорційна нормованому за значенням тиску р0; Φ0 - нормований за значенням приріст світ1 Sc px (13) k 3 Ф0 Uн42 Uн32 Uн22 Uн52 Ф02 Uн32 Uн22 Uн52 Uн42 Ф U U Uн31 Uн41 Ф01 01 н51 н21 k 3 Ф0 Uн21 Uн31 k 2Uн11 Ф02 Ф02 Uн42 Uн32 Uн22 Uн52 k 3 Ф0 Uн32 Uн22 k 2Uн12 1 Sc Ф х1 лового потоку, пропорційний нормованому за значенням приросту тиску р0. Покажемо, що дійсно за допомогою запропонованого рівняння надлишкових вимірювань забезпечується одержання позитивного ефекту. Для цього в рівняння (13) підставимо аналітичні вирази (3)-(13) за зробимо спрощення: k 3 Ф0 Uн51 Uн21 Uн31 Uн41 Ф01 Uн21 Uн31 Uн41 Uн51 k 3 Ф0 Uн42 Uн32 Uн22 Uн52 Ф02 Uн32 Uн22 Uн52 Uн42 6 Ф01 ' ' Ф0 Sн Ф х1 Ф01 2 3 Sн 6 Ф01 ' ' Ф0 Sн Ф х1 Ф01 2 3 Sн Ф2 S'л 0 Ф2 S'л 0 Ф х2 6 Ф02 " " Ф0 Sн Ф х 2 Ф02 2 3 Sн 6 Ф02 " " Ф0 Sн Ф х 2 Ф02 2 3 Sн Ф2 S" л 0 2 S" Ф л 0 Ф х1 Ф х 2 Sc Наведений на Фіг. пристрій для вимірювання тиску включає в собі перший та другий вимірюва 11 74970 12 льні канали. Кожний із цих каналів складається з Uн12 (4) відповідно. Отримані напруги підсилюють послідовно з'єднаних між собою підсилювача (17 і за допомогою підсилювачів 17 і 18 і за командою з 18) та фотоприймача (13 і 14). Крім того, пристрій мікропроцесора 24 через автоматичний перемикач містить генератор оптичного випромінювання 5 та 19 подають на аналого-цифровий перетворювач оптичний сенсор тиску 1. Вхід сенсора тиску 1 оп20. За допомогою аналого-цифрового перетворютично з'єднаний з генератором оптичного випромівача 20 напруги Uн11 (3) і Uн12 (4) перетворюють у нювання 5. Перший та другий виходи сенсора 1 цифрові коди N11=Sпр{Uн11} і N12=Sпр{Uн12}, де Sпр оптично з'єднані з входами першого та другого крутість перетворення аналого-цифрового перетвимірювальних каналів відповідно (див. Фіг., лінзи ворювача 20. По загальній шині 25 цифрові коди 6 і 7, що стоять на входах першого та другого виN11 і N12 подають в оперативно запам'ятовуючий мірювальних каналів відповідно). пристрій 21 і запам'ятовують. Згідно з запропонованим технічним рішенням, В другому такті вмикають генератор 5. За доу пристрій додатково введені: плоскопаралельна помогою виконавчого механізму переміщення непрозора пластина 3, перша та друга лінзи 6 і 7, шторку 3 встановлюють в положення, при якому перше та друге дзеркала 8 і 9, перший та другий вона припиняє проходження світлового потоку Фн сірі клини 11 та 12, призма 10 і автоматичний певід генератора 4 до світловоду оптичного сенсора ремикач 19. Крім того, у пристрій введено викотиску 1. Першу пару додаткових світлових потоків навчий механізм переміщення 4, перший та другий Ф21 і Ф22 формують за рахунок того, що на шляху перетворювачі "код-переміщення" 15 і 16, відлікосвітлових потоків, що поступають від призми 10 до вий пристрій 23, оперативно запам'ятовуючий придзеркал 8 і 9, за допомогою перетворювачів "кодстрій 21, постійно запам'ятовуючий пристрій 22 і переміщення" 15 і 16 встановлюють сірі клини 11 і мікропроцесор 24, які з'єднані між собою через 12 в такі положення, при яких забезпечуються рівзагальну шину 25. ності {Φ21}={Φ01}-{ Φ0}, {Φ22}={Φ02}+{ Φ0}. За допоВихід одного з розрядів паралельного порту могою фотоприймачів 13 і 14 інтенсивності світломікропроцесора 24 з'єднаний із входом керування вих потоків Ф21 і Ф22 перетворюють у напруги Uн21 автоматичного перемикача 19. Перший та другий (5) і Uн22 (6) відповідно. Після підсилення за доповходи автоматичного перемикача 19 підключені до могою підсилювачів 17 і 18, зазначені напруги за виходів відповідних вимірювальних каналів. Вихід командою з мікропроцесора 24 через автоматичавтоматичного перемикача 19 з'єднаний зі входом ний перемикач 19 подають на аналого-цифровий аналого-цифрового перетворювача 20, виходи перетворювач 20. За допомогою аналогоякого підключені до загальної шини 25. цифрового перетворювача 20 напруги Uн21 (5) і гн22 Виконавчий механізм переміщення 4, механіч(6) перетворюють у цифрові коди N21=Sпр{Uн21} і но зв'язаний зі шторкою 3, яка встановлена на N22=Sпр{Uн22}. По загальній шині 25 цифрові коди оптичній осі між входом оптичного сенсора тиску 1 N21 і N22 подають в оперативно запам'ятовуючий і першим виходом генератора оптичного випроміпристрій 21 і запам'ятовують. нювання 5. Другий вихід генератора оптичного В третьому такті другу пару додаткових світвипромінювання 5 оптично з'єднаний з призмою лових потоків Ф31 і Ф32 формують за рахунок того, 10. Перший і другий виходи призми 10 оптично що на шляху світлових потоків, що поступають від з'єднані, через перший та другий сірі клини 11 і 12, призми 10 до дзеркал 8 і 9, за допомогою перетз першим та другим дзеркалами 8 і 9. Дзеркала 8 і ворювачів "код-переміщення" 15 і 16 встановлю9 оптично з'єднані зі входами фотоприймачів 13 і ють сірі клини 11 і 12 в такі положення, при яких 14 першого та другого вимірювальних каналів. забезпечуються рівності {Ф31}=(Ф01)+{ Φ0}, Фотоприймачі 13 і 14 також оптично з'єднані через {Φ32}=(Ф02)-{ Φ0}. За допомогою фотоприймачів 13 першу і другу лінзи 6 та 7 з першим та другим виі 14 інтенсивності світлових потоків Ф31 і Ф32 переходами оптичного сенсора тиску 1. Виходи першотворюють у напруги Uн31 (7) і Uн32 (8) відповідно. Ці го та другого перетворювачів "код-переміщення" напруги підсилюють за допомогою підсилювачів 17 15 і 16 кінематично з'єднані з першим та другим і 18. Вихідні напруги підсилювачів 17 і 18 за косірими клинами 11 і 12. мандою з мікропроцесора 24 через автоматичний В цілому робота пристрою складається з п'яти перемикач 19 подають на аналого-цифровий петактів вимірювання та одного такту обробки реретворювач 20. За допомогою аналого-цифрового зультатів проміжних вимірювань. перетворювача 20 напруги Uн31 (7) і Uн32 (8) перетПісля вмикання джерела живлення (на рисунку ворюють у цифрові коди N31=Sпр{Uн31} і кнопка "пуск" не вказана) в початкове положення N32=Sпр{Uн32}. По загальній шині 25 цифрові коди встановлюються функціональні блоки: виконавчий N31 і N32 подають в оперативно запам'ятовуючий механізм переміщення 4 зі шторкою 3, перший та пристрій 21 і запам'ятовують. другий перетворювачі "код-переміщення" 15 і 16 з В четвертому такті шторку 3 за допомогою випершим та другим сірими клинами 11 і 12, цифроконавчого механізму переміщення 4 встановлюють вий відліковий пристрій 23 обнуляється, а автомав положення, при якому світловий потік Фн від гетичний перемикач 19 встановлюється у положення нератора 5 поступає до світловоду оптичного сенпоказане на Фіг. сора тиску 1. Вихідні світлові потоки Фх1 і Фх2 В першому такті генератор оптичного випромі(Фх1=(Фн+pxSc)/2, Фх2 =(Фн-pxSc)/2) оптичного сеннювання 5 вимкнений. На входи фотоприймачів 13 сора 1 через лінзи 6 і 7 поступають на фотоприйі 14 поступають світлові потоки нульової інтенсивмачі 13 і 14 відповідно. Одночасно, як і в третьому ності Ф11 і Ф12 ({Ф11}={Ф12}=0). За допомогою фототакті, формують другу пару додаткових світлових приймачів 13 і 14 нульові інтенсивності світлових потоків Ф31 і Ф32 та подають їх на фотоприймачі 13 потоків Ф11 і Ф12 перетворюють у напруги Uн11 (3) і і 14 відповідно. За допомогою фотоприймачів 13 і 13 74970 14 14 інтенсивності перших сумарних світлових потоформують першу пару додаткових світлових потоків Ф41 і Ф42 ({Ф41}={Фх1}+{Ф31}, {Ф42}={Фх2}+{Ф32}) ків Ф21 і Ф22 та подають їх на фотоприймачі 13 і 14 перетворюють у напруги Uн41 (9) і Uн42 (10). Отривідповідно. Перетворюють у напруги Uн51 (11) і Uн52 мані напруги підсилюють за допомогою підсилю(12) інтенсивності других сумарних світлових потовачів 17 та 18 і за командою з мікропроцесора 24 ків Ф51 і Ф52 ({Ф51}={Фх1}+{Ф21}, {Φ52}={Φх2)+{Ф22}). через автоматичний перемикач 19 подають на Отримані напруги підсилюють за допомогою піданалого-цифровий перетворювач 20. За допомосилювачів 17 та 18 і за командою з мікропроцесогою аналого-цифрового перетворювача 20 напруги ра 24 через автоматичний перемикач 19 подають Uн41 (9) і Uн42 (10) перетворюють у цифрові коди на аналого-цифровий перетворювач 20. За допоN41=Sпр{Uн41} і N42=Sпр{Uн42}. По загальній шині 25 могою аналого-цифрового перетворювача 20 нацифрові коди N41 і N42 подають в оперативно запруги Uн51 (11) і Uн52 (12) перетворюють у цифрові пам'ятовуючий пристрій 21 і запам'ятовують. коди N51=Sпр{Uн51} i N52=Sпр{Uн52). По загальній шиУ п'ятому такті світловий потік Фн від генерані 25 цифрові коди N51 і N52 подають в оперативно тора 5 подають по світловоду на оптичний сенсор запам'ятовуючий пристрій 21 і запам'ятовують. тиску 1. Вихідні світлові потоки Фх1 і Фх2 В шостому такті результати п'яти тактів вимі(Фx1=(Фн+pxSc)/2, Фх2=(Фн-pxSc)/2) оптичного сенсорювання обробляють згідно з рівнянням числових ра 1 через лінзи 6 і 7 поступають на фотоприймачі значень 13 і 14 відповідно. Одночасно, як і в другому такті, px 1 Sc Ф02 Ф N N Nн31 N41 Ф01 01 51 21 3 Ф0 N21 N31 2N11 Ф02 N42 N32 N22 N52 3 Ф0 N32 N22 2N12 3 Ф0 N51 N21 N31 N41 Ф01 N21 N31 N41 N51 згідно з яким отримують дійсне значення тиску рх. Як було показано вище, при обробці результатів проміжних вимірювань по рівнянню числових значень (14) виключаються вплив похибок вимірювання, обумовлених нестабільністю функції перетворення фотоприймачів 13 і 14. Одночасно виключаються вплив дрейфу нуля підсилювачів 17 і 18 та аналого-цифрового перетворювача 20. Отриманий ефект отриманий завдяки введенню в пристрій суттєвих відрізняючих ознак (функціональних блоків) та їх зв'язків між собою та з іншими суттєвими ознаками. Таким чином введення нової сукупності та послідовності операцій вимірювання різних за розмірами інтенсивності світлових потоків і використання нового рівняння числових значень, яке є Комп’ютерна верстка О. Гапоненко (14) 3 Ф0 N42 N32 N22 N52 Ф02 N32 N22 N52 N42 слідством рівняння надлишкових вимірювань, дало можливість виключити похибки вимірювання пов'язані з нелінійністю і нестабільністю функції перетворення інтенсивності світлового потоку у напругу. Аналіз рівняння надлишкових вимірювань (13) і рівняння числових значень (14) показав, що обробка результатів проміжних вимірювань зазначеним чином забезпечує виключення впливу абсолютних значень параметрів нелінійної функції перетворення інтенсивності світлового потоку у напругу, а також їх зміни в часі та за температурою, відносно номінальних. Як видно з приведеного рівняння числових значень (14) похибка вимірювання залежить тільки від похибки відтворення інтенсивностей світлових потоків. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП ―Український інститут промислової власності‖, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601