Датчик давления

 

Изобретение относится к области измерительной техники. Цель изобретения - упрощение технологии сборки и регулировки и повышение точности измерений. Включение возбудителей 6 и приемников 7 по данной схеме обеспечивает минимальные наводки и максимальное соотношение сигнал/шум на выходе операционного усилителя 16. В выходном усилителе 17 стабилитроны 18 создают требуемую нелинейность типа насыщение выходной характеристики выходного усилителя 17 при работе последнего в линейном режиме. Резисторы 20 образуют обратную связь по току для увеличения выходного сопротивления выходного усилителя 17. Система самовозбуждения обеспечивает самовозбуждение цилиндрического резонатора (ЦР) строго на собственной частоте. При появлении разности давлений , действуюпщх во внешней и внутренней плоскостях ЦР, изменяются собственная частота ЦР и частота автоколебаний в системе самовозбуждения, следов., частота электрического выходного сигнала является информативным параметром. Особенностью конструкции датчика является выполнение корпуса, позволяющего проводить необходимую термообработку полностью закрепленного в нем ЦР. 3 ил. СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1364929 A 1

СЮ 4 С 0) ? Il 00. "с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 ) ) 408022 3/24-10 (22) 23.05.86 (46) 07.01.88. Бюл. Р 1 (72) Н.Н. Иванушкин, И.В. Корольков и В.Г. Кравцов (53) 531.787 (088.8 ) (56) Патент Великобритании

9 2114742 кл. G Ol L 9/00, 1983.

Патент США )ъс 3863505, кл. G 01 L 9/10, 1975.

1 (54) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области измерительной техники. Цель изобретения — упрощение технологии сборки и регулировки и повышение точности измерений. Включение возбудителей 6 и приемников 7 по данной схеме обеспечивает минимальные наводки и максимальное соотношение сигнал/шум на выходе операционного усилителя 16.

В выходном усилителе 17 стабилитроны

18 создают требуемую нелинейность типа насыщение" выходной характеристики выходного усилителя 17 при работе последнего в линейном режиме. Резисторы 20 образуют обратную связь по току для увеличения выходного сопротивления выходного усилителя 17.

Система самовоэбуждения обеспечивает самовоэбуждение цилиндрического резонатора (ЦР) строго на собственной частоте. При появлении разности давлений, действующих во внешней и внутренней плоскостях ЦР, изменяются собственная частота ЦР и частота автоколебаний в системе самовоэбуждения, следов., частота электрического выходного сигнала является информативным параметром. Особенностью конструкции датчика является выполнение корпуса, позволяющего проводить необходимую термообработку полностью закрепленного в нем ЦР. 3 ил.

136492

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к датчикам давления с частотным выходом.

Цель изобретения — упрощение тех5 нологии сборки и регулировки и повышение точности измерений.

На фиг. 1 представлен датчик давления, разрез; на фиг. 2 — подключение возбудителей и приемников в системе самовоэбуждения датчика; на фиг. 3 — расщепленные формы с разными частотами ы и ы где m=1 (1) И1 1 7» число полуволн, n 2 — число волн.

Датчик давления состоит (фиг. 1) lr из корпуса 1, выполненного в виде стакана с фланцем, в котором закреплен сварной цилиндрический резонатор 2, при этом дно резонатора для уменьшения влияния закрепления на его работу соединено с крепежным выступом 3.

На боковую поверхность корпуса 1, имеющую четыре окна 4 с размером в о окружном направлении 45, надета . втулка 5, в которой в радиальных 25 отверстиях установлены четыре возбудителя 6 и четыре приемника 7. Возбудители 6 и приемники 7 выполнены

Одинаково в виде поляризованных постоянным магнитом 8 электромагнитных ЭО капсул, имеющих магнитопроводные обечайки 9 с кокусным полюсным наконечником и втулку 10, электрическую обмотку 11 и герметизирующий тонкий немагнитный диск !2 (например, из сплава 36НХТ), Возбудители 6 установлены под углом 90 друг относительно друга. Соответственно также установлены приемники 7. Каждая капсула герметично закреплена на боковой поверхности втулки 5, для чего втулка 5 имеет четыре плоских лыски с требуемыми канавками, необходимыми для сварки (фиг. 1), или фасками для пайки. Втулка 5 герметично соединена с фланцем корпуса 1, а к торцу втулки 5 герметично прикреплена крышка 13 со штуцером внешней полос— ти резонатора, в которую среда проходит через отверстия 14. К другой стороне фланца корпуса t герметично прикреплена крышка 15 со штуцером внутренней полости резонатора.

На фиг. 2 показано подключение возбудителей (В, — В ) и приемников

7 (П „ — П ). Включение возбудителей

6 и приемников 7 в соответствии со схемой (фиг. 2) обеспечивает минимальные наводки и максимальное соот9 2 ношение сигнал/шум на выходе суммирующего операционного усилителя 16 (7,) . Усилитель 17 (У ) — выходной усилитель, в котором стабилитроны

18 (VD„) и 19 (VD ) создают требуемую нелинейность типа "насыщение" выходной характеристики усилителя

17 при работе самого усилителя в пикейном режиме, а резисторы 20 (R ) и 21 (R ) образуют обратную связь по току для увеличения выходного сопротивления усилителя 17. Система самовозбуждения, показанная на фиг.2, обеспечивает самовозбуждение цилиндрического резонатора строго на собственной частоте, соответствующей форме n=2 и m l, где n — число волн в окружном направлении (показано пунктиром на фиг. 2); m — число полуволн в продольном направлении цилиндрического резонатора, что обусловлено минимальным фазовым сдвигом между скоростью перемещения стенки резонатора (электрическое напряжение на приемниках) и возбуждающей силой (электрический ток в возбудителях).

На фиг. 3 пунктиром показано наихудшее возможное начальное положение возбудителей 6 и приемников 7 относительнО расщепленных форм С 1 И т (2) где m 1 — число полуволн, n=2— число волн.

Требуемое положение возбудителей

6 и приемников 7 достигнуто повороо том на +22,5 е. в пучности формы с <", но можно получить идентичный результат поворотом в пучности формы с u. 1 (-22,5 ) .

Датчик давления работает следующим образом.

При появлении разности давлений, действующих во внешней и внутренней полостях резонатора 2, изменяется собственная частота резонатора на возбуждаемой форме ы и таким образом частота автоколебаний в системе самовозбукдения, следовательно и частота электрического выходного сигнала U ... являющаяся информативным параметром (фиг. 2).В системе самовозбуждения изгибные колебания резонатора с помощью приемников 7 (П вЂ” П )

1 4 1 включенных по дифференциальной схеме, преобразуются в два противофазных сигнала, которые суммируются и усиливаются в усилителях 16 и 17. Выходкой сигнал U,,, преобразуется

)364929 возбудителями 6 в возбуждающие силы, распределенные по форме колебаний

m=1, n=2.

Фаэовые соотношения необходимое

У 5 усиление по контуру системы самовозбуждения и нелинейность типа "насыщение" (стабилитроны VD,, VD>) обеспечивают автоколебания с частотой В1 м, (о., ) выбранной расщепленной фор- 1() ю колебаний.

Особенностями конструкции датчика давления является выполнение корпуса 1, позволяющего проводить необходимую термообработку полностью закреп- 15 ленного в нем цилиндрического резонатора 2. Этим определяется начальное положение расщепленных собственных форм закрепленного резонатора 2, возникающих при технологических отклоне в 20 ниях относительно корпуса (базы).

На фиг. 3 показаны расщепленные формы с разными частотами w и ы")

1г где m=1 и n=2.

Кроме того, присоединение дна резонатора 2 к крепежному выступу 3, имеющему диаметр d, существенно мень— ший диаметра резонатора 2d (d <- — с) )

Р «2 обеспечивает виброустойчивость длинных цилиндрических резонаторов при минимальном влиянии условий закрепления на работу резонатора, т.е. увеличивает точность.

Втулка 5 после установки капсул и их закрепления дает возможность отрегулировать поворотом относительно корпуса положение возбудителей и приемников строго по пучностям колебаний какой-либо расщепленной формы.

На фиг, 3 это показано стрелками относительно расщепленной формы с частотой

Симметричная установка капсул в магнитопроводной втулке 5, выполне— ние их с конусными полюсными наконечниками них включение в соответствии

Б со схемой (фиг. 2) позволяют сущест— венно увеличить соотношение сигнал/

/шум,что увеличивает точность иэмере— ния, а герметизация капсул немагнитным тонкими металлическими дисками

gp 12 обеспечивает возможность вакуумирования внешней и внутренней полос— тей резонатора 2.

Датчик давления, содержащий корпус, две крышки с подводящими штуцерами, цилиндрический резонатор с глу— хим дном и установочным пояском, закрепленный в корпусе, и системы воз буждения и съема колебаний, выполненные в виде поляризованных электромагнитов с цилиндрическим ярмом, образующим полюсный наконечник в виде

45 усеченного конуса, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью упроще— ния технологии сборки и регулировки и повышения точности измерения, в нем корпус выполнен в виде стакана с фланцем и расположенной снаружи него втулки с отверстиями, в которых закреплены электромагниты, выведенные во внутреннюю полость корпуса полюсными наконечниками через окна, выполненные В стенке стакана, при этом каждый полюсный наконечник загерметизирован по торцу немагнит— ным диском, а в дне стакана выполнен выступ, к которому прикреплено глуТакая регулировка обеспечивает максимально возможный диапазон изме— рений. Это объясняется тем, что изэа неизбежных технологических погибей цилиндрического резонатора при действии давления погибы начинают изменяться, что приводит к повороту

l расщепленных форм резонатора относительно возбудителей и приемников.

Максимальный диапазон измеряемых давлений ограничивается скачкообразным изменением частоты автоколебаний, связанным с переходом колебаний резонатора с одной расщепленной формы на другую, что обусловлено их поворотом относительно возбудителей и приемников, т . е . IleðeõîI!îì ав токо.— лебаний с частоты г-, на частоту « . ! ".

Предложенная установка одинаковых возбудителей и приемников в каждой пучности колебаний цилиндрического резонатора при форме колебаний т=), n=2 и выборе размеров резонатора, обеспечивающих минимальную частоту его собственных колебаний, гарантирует невозможность перехода автоколебаний в системе самовозбуждения на более высокие формы при любом изменении давления (перепада давлений) вплоть до разрушения резо— натора. Однако это приводит к цилиндрическому резонатору относительно большой длины, дно которого для виброустойчивости необходимо закреплять.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я хое дно резонатора, прин,,н; крышка со штуцером присоедннс!!,l к

1364929 ..ианцу стакана, а другая — к торцу

v! ..ики.

41364929

Составитель Н. Матрохина

Техред Г1.Ходанич Корректор А. Зимокосов

Редактор В. Данко

Заказ 6587/34 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4