Измеритель давления

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерений за счет повьшения быстродействия. При воздействии давления на внешнюю поверхность мембраны преобразователя происходит изменение его емкости между электродом и корпусом, что приводит к нарушению балансировки цепи и появлению тока в цепи нагрузки диодов, величина напряжения в которых определяется изменением импульса зарядного тока в цепи преобразователя, при дей-г ствии давления относительно состояния начального равновесия. Напряжение с выходов диодов после фильтрации несущей частоты поступает на вход усилителя. Оно пропорционально измеряемому давлению. 2 з.п.ф-лы. 1 ил. (Я

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (Н) А1 (51) 4 С 01 L 9/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К A ВТОРСКОЬЮ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3787677/24-10 (22) 13.07.84 (46) 30.10.86.Вюл. 9 40

° (72) В.А.Кешман, А.И.Лашков, В.И.Немченко и А.А.Студеннкин (53) 534.852(088.8) (56) Турчин А.М. и др. Электрические измерения неэлектрических величин.

Л.:Энергия, 1975, с.297.

Авторское свидетельство СССР

У 521483, кл. С Ol Ь 9/12, 1978. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерений за счет повышения быстродействия. При воздействии давления на внешнюю поверхность мембраны преобразователя происходит изменение его емкости между электродом и корпусом, что приводит к нарушению. балансировки цепи и появлению тока в цепи нагрузки диодов, величина напряжения в которых определяется изменением импульса зарядного тока в цепи преобразователя, при дей-, ствии давления относительно состоя" ния начального равновесия. Напряжение с выходов диодов после фильтрации несущей частоты поступает на вход усилителя. Оно пропорционально измеряемому давлению. 2 з.п.ф-лы.

1 ил.

1267181

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к средствам измерения давления, и может быть использовано в гидродинамике, медицине, при моделировании течений жидкостей.

Целью изобретения являегся повышение точности измерений за счет повышегнIa быстродействия.

На чертеже изображена блок-схема измерителя давления.

Измеритель давления содержит емкостный преобразователь 1 давления, состоящий из электрода 2, выполненного в виде сферического сегмента,,и мембраны 3, закрепленных в корпусе

4, первый и второй диоды 5 и 6, параллельно соединенные первые резистор 7 и конденсатор 8, параллельно соединенные вторые резистор 9 и конденсатор 10, источник 11 переменного напряжения и усилитель 12, выход которого является выходом 13 измерителя давления. Измеритель давления содержит параллельно соединеннше третьи резистор 14 и конденсатор 15, причем электрод 2 преобразователя 1 давления через последовательно соединенные первый и второй диоды 5 и 6 соединен с одними выводами соединенных между собой вторых резистора 9 и

1 конденсатора 10, подключенных вторыми выводами к корпусу 4, подсоединенному через первые резистор 7 и конденсатор 8 к электроду 2 преобразователя 1, подключенному также через последовательно соединенные первый диод 5 и источник 14 переменного напряжения к соединенным между собой входу усилителя 12 и одним выводам третьих резистора 14 и конденсатора

l5 подсоединенных вторыми выводами к корпусу 4, при этом первый конденсатор 8 выполнен в виде емкости: электрод 2-корпус 4 преобразователя

1., второй конденсатор 10 выполнен в виде конденсатора с переменной емкостью, третий резистор 14 выполнен в виде входного сопротивления усили. теля 12, величина которого связана с реактивным сопротивлением третьего конденсатора 15 следующим соотношением:

К„с-. R, с Х,„, ape X — реактивное сопротивление третьего конденсатора 15 на частоте f источника 11 переменного напряжения;

R — сопротивление третьего резистора 14, Х „— реактивное сопротивление третьего конденсатора 15

5 на частоте F-сигнала источника ll переменного напряжения, а величины сопротивлений R первого

,г и второго резисторов 7 и 1 0 выбраны

1 0 рав ными и связаны с величиной сопротивления R третьего резистора 1 4, часто той . f сигнала источника l 1 переменно го напряжения, радиусом г сф еры сегмента, высотой h сферического

1 S сегмента поверхности неподвижного электрода 2, толщиной d и ди элек триче ской проницаемо с тью X. материала мембраны 3 со о тношением :

RRü(R R(! 1

20 " 22, 0 089 21йЕ АЕЕ

У д

Кроме того, в измерителе, давления источник ll переменного напряжения содержит последовательно соединенные генератор 16, триггер !1!митта

17, счетный триггер 18 и ключевой элемент 19, подключенный к шинам 20 питания, трансформатор 21, соединенный выводами первой обмотки через

30 конденсатор 22 и непосредственно с выходами ключевого элемента 19, причем выводы второй обмотки трансформатора 21 являются выходами источника 11 переменного напряжения.

Ключевой элемент 19 содержит первый 23 и в горой 24 транзисторы, подключенные базовыми выводами через первые резисторы 25 к выходам счет1 ного триггера 18, эмиттерными выво40 дами — к одной из шин 20 питания и коллекторными выводами — к выходам ключевого элемента 19 через первые диоды 26, причем ключевой элемент

19 подключен выходами через вторые

45 диоды 27 к коллекторным выводам третьего 28 и четвертого 29 транзисторов непосредственно и через вторые резисторы 28 к базовым выводам четвертого 29 и третьего 2850 транзисторов соответственно, при этом эмиттерные выводы третьего 28 и четвертого 29 транзисторов подсоединены к второй шине 20 питания.

При отсутствии избыточного давле55 ния на поверхность мембраны 3 преоГразователя 1 баланс схемы измерителя давления осуществляется следующим образом. На схему диодного детекто1267181 ра, содержащую мембрану 3, электрод

2, корпус 4 преобразователя 1 давления, диоды 5 и 6, резисторы 7 и 9, балансирующий конденсатор 10, конден. сатор 15 и резистор 14, с выхода вторичной обмотки трансформатора 21 поступает знакопеременное напряжение от шин 20 питания через открытые транзисторы 23, 29 (24, 28) ключевого элемента 19, При равновесии детек- тора в составе тока нагрузки отсутствуют постоянная составляющая и на,пряжение на выходе измерителя давления, что обеспечивается выполнением равенства абсолютных значений вольтсекундныхинтегралов положительного и от. рица тель но го пол уп ер иодов напр яж ения источника и равенства полных сопротивлений: в положительный полупериод напряжения источника — диода 5, параллельной цепи из резистора ? и преобразователя 1, в отрицательный полупериод — диода 6, параллельной цепи из резистора 9 и балансировочного конденсатора 10.

Устройство работает следующим образом.

При воздействии давления на внешнюю поверхность мембраны 3 преобразователя происходит изменение его емкости между электродом 2 и корпусом 4, что приводит к нарушению балансировки цепи и появлению тока в цепи нагрузки диодов 5 и 6, величина напряжения в которых определяется изменением импульса зарядного тока в цепи преобразователя 1 давления, при действии давления относи- тельно состояния начального равновесия. Напряжение с выходов диодов 5 и 6 после фильтрации несущей частоты поступает на вход усилителя 12.

Оно пропорционально измеряемому давпению.

Формула изобретения

1. Измеритель давления, содержащий емкостный преобразователь давления, состоящий иэ электрода, выполненного в виде сферического сегмента, и мембраны, закрепленных в корпусе, первый и второй диоды, параллельно соединенные первые резистор и конденсатор, параллельно соединенные вторые резистор и конденсатор, источник переменного напряжения и усилитель, выход которого является выходом измерителя давления, о т личающийся тем,что,с целью повышения точности. измерения за счет повышения быстродействия, в него введены параллельно соединенные третьи резистор и конденсатор, причем электрод преобразователя давления через последовательно соединенные первый и второй диоды соединены с одними выводами соединенных

10 между собой вторых резистора и конденсатора, подключенных вторыми выводами к корпусу, подсоединенному через первые резистор и конденсатор к электроду преобразователя, подклю15 ченному также через последовательно соединенные первый диод и источник переменного напряжения к соединенным между собой входу усилителя и одним выводам третьих резистора и

20 конденсатора, подсоединенных вторыми выводами к корпусу, при этом первый конденсатор выполнен в виде ем" кости: электрод — корпус преобразователя, второй конденсатор выполнен

25 в виде конденсатора с переменной емкостью, третий резистор. выполнен в виде входного сопротивления усилителя, величина которого связана с реактивным сопротивлением третьего

30 конденсатора следующим соотношением: cf Rç Хс где Х вЂ” реактивное сопротивление третьего конденсатора на частоте f сигнала источника переменного напряжения, сопротивление третьего резистора; — реактивное сопротивление третьего конденсатора на частоте Г сигнала источниRa

Х., 40 ка переменного напряжения, а величины сопротивлений R,q первого и второго резисторов выбраны равными и связаны с величиной третьего резистора К,частотой f сигнала источника переменного напряжения, радиусом сферы сегмента, высотой h сферического сегмента поверхности неподвижного электрода, толщиной d и диэлектричесl

50 кой проницаемостью Ь материала мембраны следующим соотношением .

3 .,2 2Лг 1,;

2Х. О 089

У

55 2. Измеритель давления по п.1, отличающийся тем,что источник переменного напряжения содержит последовательно соединенные

fE <7 Я

7 Щ 9

Составитель В.Добровольский

ТехредJI.CeðäîêoâàÊoððåêòoð Л.Пилипенко

Редактор Э.Слиган

Заказ 5753/36 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного крмитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,4

5 1 генератор, триггер Шмитта, счетный триггер и ключевой элемент, подключенный к шинам питания, трансформатор, соединенный выводами первой обмотки через конденсатор и непосредственно с выходами ключевого элемента, причем выводы второй обмотки трансформатора являются выходами источника переменного напряжения.

3. Измеритель давления по пп.1 и

2, отличающийся тем, что ключевой элемент содержит первый и второй транзисторы, подключенные базовыми выводами через первые ре-

267181 Ь зисторы к выходам счетного триггера, эмиттерными выводами — к одной иэ шин питания и коллекторными выводами — к выходам ключевого элемента через первые диоды, причем ключевой элемент подключен выходами через вторые диоды к коллекторным выводам третьего и четвертого транзисторов непосредственно и через вторые резис1О торы к базовым выводам четвертого и третьего транзисторов соответственно, при этом эмиттерные выводы третьего и четвертого транзисторов подсоединены ко второй из шин питания.