Компаратор пульсирующего давления

 

КОМПАРАТОР ПУЛЬСИРУЮЩЕГО ДАВЛЕНИЯ, содержащий корпус с мембр ной, электрод, укрепленный на торце изолятора и образующий с мембраной мембранно-емкостный преобразователь включенный в измерительный мост. IL ;:с;; -1 , 13 . МШММЖ -отличающийся тем, что, с целью повышения точности воспроизведения амплитуды пульсаций давления за счет уменьшения температурной погрешности, он снабжен втулкой, установленной в корпусе и прижатой внешней торцовой кромкой к месту сочленения мембраны с корпусом с помощью шайбы, при этом изолятор электрода размещен внутри втулки с зазором, который заполнен высоковязкой жидкостью , со стороны торца изолятора, противоположного электроду, установлен с зазором кнопочный толкатель с возвратной пружиной, а втулка выполнена из материала,имеющего низкий коэффициент теплового расширения.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 1 4 (1) С 01 Z, 9/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬ(ТИЙ (21) 3543756/18-10 (22) 13.01.83 (46) 07.05.84. Бюл.)(17 (72) О.В. Ивановский (53) 531.787(088.8) (56) I Авторское свидетельство СССР

II329406, кл. 5 01 Н 11/00, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

1(505914, кл. Я 01(- 9/12, 1976 (прототип). (54) (57) KOMTAPATOP ПУЛЬСИРУЮЩЕГО

ДАВЛЕНИЯ, содержащий корпус с мембраной, электрод, укрепленный на торце изолятора и образующий с мембраной мембранно-емкостный преобразователь, включенный в измерительный мост, отличающийся тем, что, с целью повышения точности воспроизведения амплитуды пульсаций давления за счет уменьшения температурной погрешности, он снабжен втулкой, установленной в корпусе и прижатой внешней торцовой кромкой к месту сочленения мембраны с корпусом с помощью шайбы, при этом изолятор электрода размещен внутри втулки с зазором, который заполнен высоковязкой жидкостью, со стороны торца изолятора, противоположного электроду, установлен с зазором кнопочный толкатель с возвратной пружиной, а втулка выполнена из материала, имеющего низкий коэффициент теплового расширения.

1091043

Изобретение относится к технике измерения пульсирующих давлений и может быть использовано при воспроизведении единицы давления при динами- ческой градуировке датчиков давления путем сличения непосредственно с единицей статического давления в режиме пульсации давления.

Известны компараторы давления 1 ).

Наиболее близким к изобретению яв10 ляется компаратор давления, содержащий две мембраны с неподвижными электродами, .образующими две электрические емкости включенные в противополож1

15 ные плечи измерительного моста, который позволяет сличить компенсационным способом амплитуду пульсации давления с единицей статического давле1 ния Г2 3.

Недостатком известного компаратора давления является снижение чувствительности и соответственно точности при уменьшении постоянной составляющей пульсирующего давления за счет увеличения зазора между мембраной и неподвижным электродом так, что, соотношение погрешностей на нижнем и верхнем пределах диапазона из мерения достигает величины 10: 1 и более. Это снижение точности 30 усугубляется тем, что при относительно малых значениях постоянной составляющей пульсирующего давления требуется измерять и пропорционально меньшие амплитуды что до полнительно приводит к уменьшению относительного, изменения зазора от пульсации давления измерительной, емкости.

Целью изобретения. является повыше- О ние точности воспроизведения амплитуды пульсации давления за счет уменьшения температурной погрешносги е

Поставленная цель достигается тем, 45 что компаратор, содержащий корпус с мембраной, электрод, укрепленный на торце изолятора и образующий с мембраной мембранно-емкостный преобразователь, включенный в измеритель о ный мост, снабжен втулкой, установленной в корпусе и прижатой внешней торцовой кромкой к месту сочленения мембраны с корпусом с помощью шайбы, при этом изолятор электрода размещен внутри втулки с зазором, который заполнен высоковязкой жидкостью, со стороны торца изолятора, противоположного электроду, установлен с зазором кнопочный толкатель с возвратной пружиной, а втулка выполнена из материала, имеющего низкий коэффициент теплового расширения.

На фиг. 1 изображен компаратор пульсирующего давления," на фиг.2— электрическая схема компаратора пульсирующего давления, на фиг.3 — осциллограммы выходного сигнала.

Компаратор пульсирующего давления состоит из корпуса 1, мембраны 2, выполненной за одно целое с корпу-, сом 1, электрода 3, укрепленного на изоляторе 4, который установлен по посадке движения во втулке 5, изготовленной из материала с низким термическим коэффициентом расширения. Зазор в посадке изолятора 4 во втулке 5 заполнен в нагретом состоянии высоковязкой (при нормальной температуре) жидкостью, например гудроном,.

Втулка 4 прижата через упругую шайбу 6 и промежуточную втулку 7 гайкой 8 внешней кромкой, образованной внутренним конусом, к периферии мембраны 2. В промежуточной втулке

7 размещена трубка 9, соединенная с кнопочным толкателем 10, торец которой образует с торцом изолятора

4 зазор за счет возвратной пружины

11 и расположения штифта 12, упирающегося в крышку 13.

Внутри корпуса 1 размещен также трансформатор с обмотками на тороидальном сердечнике 14 и монтажная плата 15.

В крышке 13 установлены электрические разъемы 16 и 17 для внешней коммутации.

Электрическая схема компаратора, пульсирующего давления представляет собой измерительный мост, состоящий из трансформатора 18„ конденсаторов

19-21, резисторов 22 и 23. !

Первичная обмотка трансформатора

18 соединена с внешним генератором

24 несущей частоты. Диагональ измерительного моста соединена с электроннолучевым осциллографом 25.

Емкость конденсатора 19 функционально зависит от пульсирующего давления Р,„ и образована мембраной 2 и электродом 3. Емкость 20 является постоянной и подбирается по минимуму измерительного зазора (емкости 19), емкость. 21 подстроечная.

10910

3

Резисторы 22 и 23 подбираются для балансировки моста по активным составляющим импеданса плеч измерительного моста.

Перед работой на мембрану 2 вначале воздействуют статическим давлением, превышающим максимальное давле.ние за период пульсации давления.

При этом электрод 3 может вступить в контакт с мембраной 2. В этом случае электрод 3 отодвигается мембраной 2 вместе с изолятором 4 за счет вязкого смещения изолятора 4 во втулке 5.

После этого воздействуют на мембрану 2 исходным статическим давлением, равным максимальному или минимальному давлению за период пульсации давления. Длительным нажатием на кнопочный толкатель 10 прикладывают силу через трубку 9 к изолятору

4, который под ее воздействием плавно смещается, приближая электрод 3 к мембране 2. При этом происходит балансировка измерительного моста. Про- 5 цесс балансировки моста и момент баланса наблюдается и настраивается по изображению выходного сигнала на экране электроннолучевого осциллографа 25, когда вначале широкая полоса З0 несущей частоты, сужаясь, переходит в линию. При балансе измерительного моста зазор между мембраной 2 и электродом 3. оказывается всегда одним и тем же, независимо от величины дав-35 ления, поскольку емкость между мембраной 2 и электродом 3, т.е. емкость

19 уравнивается всегда в соответствии с постоянной емкостью второго плеча измерительного моста 20. 40

После балансировки измерительного моста, например, при давлении, равном максимальному за период пульсации . давлений, устанавливают статическое

45 давление, равное постоянной составляющей пульсирующего давления, т.е. дают отрицательное (положительное в случае установки минимального эа период пульсации давления) приращение статического давления, равное тре50 буемой амплитуде пульсации давления. Измерительный мост при этом о1 азывается разбалансированным на величину, соответствующую созданному приращению давления, т.е. требуемой ампли-55 туде пульсации давления.

При воздействии на мембрану пульсирующего давления Р„, осциллограмма напряжения с выхода измерительного моста имеет вид модулированного сигнала с частотой пульсации давления (фиг.3а).

Плавно увеличивая амплитуду пульсации давления, доводят ее до величины, когда измерительный мост окажется сбалансированным в экстремумах модуляционной огибающей сигнала, т.е. до 100 модуляции (фиг.36).

Таким образом, в экстремумах пульсации давление достигает исходного (статического) давления, при котором мост предварительно балансировался а амплитуда пульсации давления становится равной созданному приращению статического давления и, следоватеЛьно, сличается с помощью компаратора пульсирующего давления с единицей статического давления.

Использование предлагаемого компаратора пульсирующего давления повышает точность воспроизведения амплитуды пульсации давления по сравнению с известными устройствами за счет того что измерение амплитуды пульсации давления осуществляется нулевым методом IIpH постОянном минимальнОм из» мерительном зазоре, что приводит к максимальному относительному изменению измерительной емкости для данной амплитуды пульсации давления и, соответственно,к максимальной чувствительности независимо от постоянной составляющей пульсирующего давления, а также благодаря повышению температурной стабильности измерительного зазора.

Основная погрешность сличения воспроизводимой амплитуды пульсации давления с приращением статического давления при помощи компаратора пульсирующего давления зависит от температурной стабильности измерительного зазора, которая определяет температурный уход исходной балансировки за время измерения. Измерительный зазор требуется поддерживать после исходной балансировки с погрешностью, не превышающей чувствительнос- . ти измерительного моста к переме"Х щению т.е. на уровне порядка 1 10

-10 Змкм.

Указанная стабильность измерительного зазора достигнута благодаря тому, что втулка 5 с изолято,ром 4 и электродом 3 опирается на периферию мембраны 2, вследствие че-

1091043

ro температурная деформация корпуса иэ материала с низким термическим не передается на положение электро- коэффициентом расширения, например, да 3. Кроме того, втулка 5 выполнена . H3 инваРа

Составитель A. Зосимов

Редактор П. Коссей Техред JI.Koö > HäK Корректор В.Бутяга

Заказ 3072/39 Тираж 823 Подписное

ВКИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4