177386. lajstromszámú szabadalom • Kéthengers nyomás-frekvencis jelátalakító
5 177386 6 ellentétes értelemben hat, a nyomáskülönbség növekedése az f\, f2 frekvenciák egyikét növeli, másikát csökkenti. így bizonyítható, hogy (P1-P2) = függvénye (fx —f2 ) (2) Az fj és f2 frekvenciákat - amelyek, mint már említettük, csupán megközelítőleg egyenlőek - gondosan kell megválasztanunk, hogy az (fj —f2 ) értéke a (Pl —P2) teljes várható változásai tartományában monopoláris legyen. Belátható, hogy a 48 és 52 erősítők kimenőjelei fi és f2 frekvenciájúak, és ezeket a jeleket az 56 keverőre adjuk. Az 56 keverő kimenő jele (fx —f2) és (f] + f2 ) frekvenciákat tartalmazza, de az utóbbit az aluláteresztő 58 szűrő jelentősen csillapítja, így a 10 nyomás jelátalakító 62 kimenőkapcsán (fi —f"2 ) frekvenciájú jel jelenik meg, amely frekvencia a (Pl—P2) nyomáskülönbség függvénye és így arra jellemző. Amint említettük, a 12 és 14 hengereknek maradandó hőtágulása van és érzékenyek a nyomásközlő folyadék sűrűségének megváltozására, valamint a gyorsulásra. De mivel a 12 és 14 hengerek egymáshoz nagyon hasonlóak, például ugyanabból az anyagból készültek és hasonló a rezgési karakterisztikájuk, és mivel a 12 és 14 hengerek elhelyezése hasonló, az említett három paraméter, azaz a hőmérséklet, sűrűség, gyorsulás a két 12 és 14 hengerre azonos módon és nagyjából azonos mértékben hat: így a paraméterek változásai következtében az fj és f2 frekvenciákra gyakorolt hatás legalábbis nagyságrendileg kiküszöbölődik a 10 nyomás jelátalakító 62 kimenőkapcsán megjelenő jel (f,—f2) frekvenciakülönbségében. A 12 és 14 hengerek anyagának hosszú idő után bekövetkező tulajdonságváltozásaiból adódó hibák hasonló módon kiküszöbölik egymást, különösen ha mindkét 12 és 14 henger anyaga ugyanazon kezeléssel készült anyagmennyiségből, például egy öntetből van előállítva. A találmány szerinti 10 nyomás jelátalakító további előnye, hogy nyomásérzékenysége az egyhengeres jelátalakítókhoz képest megközelítően kétszeres. További előny, hogy a (P]—P2) nyomáskülönbség és az (f j —f2 ) frekvenciakülönbség közötti összefüggés lineárisabb, mint az egyhengeres jelátalakító esetében a kimenőfrekvencia és a nyomás összefüggése. Az utóbbi előny révén egyszerűbbé válik a linearizáló 60 áramkör tervezése, vagy ha a 60 áramkört elhagyjuk, a linearizálás például mikroprocesszor segítségével sokkal egyszerűbbé válik. A találmány szerinti jelátalakító ezenkívül képes nyomáskülönbség közvetlen mérésére. Abszolút nyomás méréséhez csak arra van szükség, hogy az egyik folyadék-nyomásértéket, előnyösen a P2-t vákuumra kapcsoljuk. A légköri nyomáshoz viszonyított túlnyomás méréséhez pedig mindössze az egyik folyadéknyomást, célszerűen Pi-ét kell atmoszférikusnak venni. Az 1. ábra szerinti példakénti kiviteli alak a találmány szerint különféleképpen módosítható. így például a 12 és 14 hengerek anyaga a Ni-Span 902-nél olcsóbb anyagból, például a Firth Vickers Limited cég által gyártott a BSI 416-S-21 szerinti rozsdamentes acéllal helyettesíthető. Továbbá a 12 és 14 hengereket nem kell koaxiálisán egymásba helyezni, hanem azok párhuzamos tengellyel, külön-külön házakba beépítve egymás mellé helyezhetők: ebben az esetben — mivel méreteik azonosak — a hengerek még jobban kiegyenlíthetők, de az átalakító méretei nyilvánvalóan valamivel nagyobbak lesznek. Az 1. ábrán bemutatott példakénti kiviteli alakon a találmány szerint a további jelentős módosítást lehet végrehajtani: a 2. ábra szerint az 56 keverőt, aluláteresztő 58 szűrőt és a linearizáló 60 áramkört digitális kimenő 70 áramkörrel lehet kiváltani. A 70 áramkört előnyösen egy vagy több integrált áramköri egységből építjük fel, ahol az 1. ábrán látható 48 és 52 erősítők ft és f2 frekvenciájú kimenőjeleket előállító kimeneteire csatlakoztatott 72 és 74 számlálókat tartalmaz. A 72 és 74 számlálók úgy vannak elrendezve, hogy az f, és f2 frekvenciájú jeleket számlálják, és a számlálás eredményét azután linearizáló 76 és 78 áramkörökben az (1) egyenletnek megfelelő célszerű algoritmusok szerint digitálisan linearizáljuk úgy, hogy a Pj és P2 nyomásoknak megfelelő lineáris digitális jeleket kapjunk. Ezt a két nyomással arányos digitális jelet digitális 80 kivonóáramkörbe tápláljuk, amely a nyomáskülönbségnek (Pi— P2) lineárisan megfelelő digitális kimenőjelet állít elő. A linearizáló 76 és 78 áramkörök a bejelentő 1 363 073 lajstromszámú angol szabadalmában leírtaknak megfelelők lehetnek. Szükség esetén egy olyan megoldás is lehetséges, hogy a 72 és 74 számlálók jeleit először kivonjuk, különbségüket a (2) egyenlet algoritmusát felhasználva linearizáljuk, hogy ezzel a (Pt-P2) nyomáskülönbségnek megfelelő digitális kimenő jelet állítsunk elő. A 2. ábra szerinti megoldás különösen előnyös olyan esetekben, amikor a frekvenciakülönbség (fx —f2 ) legalacsonyabb normálértéke viszonylag kicsiny, például 100 Hz körüli vagy annál kisebb, és követelmény a nyomáskülönbség (Pi —P2 ) változásainak gyors követése. Szabadalmi igénypontok: 1. Kéthengeres nyomás-frekvencia átalakító, amely az őt körülvevő térben és a belsejében levő folyadékban uralkodó nyomások különbségének függvényében változó sajátfrekvencián rezgethető első és második hasonló üreges testeket foglal magába, amelyek egyik végükön lezárt, másik végükön nyitott egyenes hengerből, a hengerek nyitott végeit tömítetten lezáró alapból, a hengereket magábazáró házból, valamint a hengereket sajátfrekvenciájukon rezgésbe hozó és rezgésben tartó, és a sajátfrekvenciáknak megfelelő kimenőjeleket előállító eszközből, az első henger belsejébe és a második henger külsejére első folyadéknyomást adó eszközből, valamint a második henger belsejébe és az első henger külsejére második folyadéknyomást adó eszközből áll, azzal jellemezve, hogy a folyadéknyomást adó eszköz legalább egy 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
