Устройство для измерения давления

 

Изобретение относится к средствам для измерения статических и динамических давлений и температур. Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей за счет измерения температуры. При воздействии давления мембрана 1 прогибается, за счет зтого происходят изменения зазоров А и В соответственно величины реактивного и активного сопротивлений катушек 3 и 4, Изменяются также зазоры Б и С, т.к. мембрана 1 воздействует на цилиндр 2 как на силопередающий элемент, т.е. сжимает. Изменение зазора С приводит к изменению величины реактивного и активного сопротивлений катушки 4. При соблюдении указанных соотношений достигается возможность увеличения чувствительности к изменению амплитуды и уменьшения чувствительности к изменению фазы сигнала, которые реализуются за счет одновременного и с одним знаком изменения всех состав.- ляющих электрической цепи измерительной схемы устр-ва. Кроме того, уменьшается температурная составляющая погрешности измерения давления при измене нии температуры окружающей с р еды. 2 ил. ю С

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 G 01 ? 9/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4071446/24-10 ) (22) 02. 06. 86 (46) 29. 02. 88. Бюл. № 8 (7 f) Всесоюзный заочный машиностроительный институт (72) В.Е. Шатерников, С.Ф. Лазарев и С.С. Михайлов (53) 531.787 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 502258, кл. G 01 L 9/10, 1976.

Авторское свидетельство СССР № 1136046, кл. С 01 L 9/10, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к средствам для измерения статических и динамических давлений и температур. Цель изобретения — повышение точности и расширение функциональных возможностей за счет измерения температуры.

При воздействии давления мембрана 1 прогибается, за счет этого происхоSU 1 377635 А 1 дят изменения зазоров А и В соответственно величины реактивного и активного сопротивлений катушек 3 и 4. Изменяются также зазоры Б и С, т.к. мембрана 1 воздействует на цилиндр 2 как на силопередающий элемент, т.е. сжимает. Изменение зазора С приводит к изменению величины реактивного и активного сопротивлений катушки 4.

При соблюдении укаэанных соотношений достигается возможность увеличения чувствительности к изменению амплитуды и уменьшения чувствительностй к изменению фазы сигнала, которые реализуются за счет одновременного и с одним знаком изменения всех составляющих электрической цепи измерительной схемы устр — ва. Кроме того, уменьшается температурная составляющая погрешности измерения давления при изменении температуры окружаюшей среды. 2 ил.

1377635

Изобретение относится к средствам для измерения статических и динамических давлений и температур и препредназначено для контроля высокотем5 пературных процессов, например изме-. рения давления.и температуры пороховых газов.

Целью изобретения является повышение точности и расширение функциональных возможностей за счет измерения температуры.

На фиг. 1 представлена схема датчика устройства; на фиг. 2 — изме— рительная схема устройства. 15

Устройство содержит мембрану 1 цилиндрический корпус 2, катушку 3 индуктивности, установленную коакси— ально внутри катушки 4 индуктивности. Катушки 3 и 4 образуют.;зазоры 20

А и В относительно мембраны 1 и зазор Б между торцами катушек, близлежащих к основанию 5, с которым катушка 4 образует зазор С. При этом катушка 3 жестко установлена на ди- 25 электрическом стержне 6, закреплен— ном на основании 5, образующим за-. зор с цилиндрической поверхностью корпуса 2, на котором жестко установлена катушка 3. При этом радиус ка- 30 тушки 4 в три и более раза больше радиуса катушки 3, а материал мембраны имеет электропроводность в девять и более раз больше, чем материаю. основания (например, удельное сопро-6 тивление меди равно 1,673 10 Ом.см, -б а титан имеет 55 "10 Ом см при той же температуре ) . При этом зазор А меньше или равен В и одновременно приблизительно равен С. 40

Соотношения между радиусами катушек и зазорами задаются соотношениями

Р 1 Ля=3, Р. р,б„ы = 3, А = В

Катушки 3 и 4 включены через коммутатор 7 в измерительную цепь, содержащую генератор 8 с фиксированной частотой (со) и три независимых блока измерения сигналов: амплитуды 9 и. фазы 10 и 11 (фиг..2). Причем, когда катушки соединены последовательно согласно, то они через коммутатор 7 подключены к блоку 9, а когда коммутатор подключает (по команде оператора) в отдельности каждую катушку и разрывает цепь незадействованной катушки, происходит подключение к блоку 10 или, наоборот, к блоку 11, выходы которых подключены к блоку 12 разности фаз. С выходов блоков 9, 10 и 12 сигналы поступают на входы блоков 13, 14 и 15 представления информации (например, осциллографы).

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

На датчик устройства одновременно воздействуют избыточное давление и температура высокотемпературного процесса, например давления пороховых газов.

Работа датчика в режиме измерения давления.

При воздействии давления мембрана 1 прогибается, за счет этого происходят изменения зазоров А и В и, соответственно, величины реактивного и активного сопротивлений катушки 3 и величины реактивного и активного сопротивлений катушки 4. Совместно с изменением зазоров А и В изменяются зазоры Б и С, так как мембрана, заделанная на торце цилиндра 2, воздействует на него как силопередающий элемент, т.е. сжимает его. Катушка 4 индуктивности жестко заделана на стержне 6 и поэтому остается непод— вижной. Изменение зазора Б между катушками приводит к изменению коэффици. ента связи К и соответственно, их взаимоиндукции . Изменение зазора С приводит к изменению величины реак тивного и активного сопротивлений катушки 4.

При соблюдении указанных соотношений достигается возможность увеличения чувствительности к изменению ам— плитуды и уменьшения чувствительности к изменению фазы сигнала, что осуществляется за счет одновременного и с одним знаком изменения всех составляющих электрической цепи. Тем самым повышается чувствительность измерения давления.

Кроме того, в предлагаемом датчике одновременно осуществляется уменьшение температурной составляющей погрешности измерения давления при изменении температуры окружа ошей среды. Поставленная цель достигается за счет компенсации температурного изменения электропроводности материалов корпуса и основания.

Работа датчика при измерении температуры высокотемпературного процесса.

1377635

10 основания.

В этом случае коммутатор 7 включает катушку 3 в схему измерения фазы сигнала. При этом цепь катушки 4 разомкнута.

Фаза сигнала, снимаемого с катушки 3, практически остается без изменения при изменении зазора А. Это означает, что изменение давления, его величина не влияют на фазу измеряемого сигнала.

Температурное воздействие контро— лируемого процесса приводит к разогреву мембраны. При этом одновременно происходит увеличение зазора А, которое не оказывает влияние на фазу сигнала, и изменение — увеличение электропроводности материала мембраны. Изменение электропроводности приводит к изменению фазы сигнала, 20 по величине которой судят о температуре высокотемпературного процесса.

Работа датчика при измерении градиента температуры датчика.

В этом случае показания снимают с выхода блока 12 сравнения фаз, т.е. сначала коммутатор 1 включает катушку 3, а затем катушку 4.

Работа датчика при включении катушки 3 и измерении температуры мем- 30 браны рассмотрена выше.

При включении коммутатором 7 катушки 4 в блок измерения фазы проводят измерение температуры основа-: ния 5.

Изменение давления приводит к изменению зазоров В и С и, соответственно, полного. сопротивления катушки 4, ее амплитуды и фазь1.

Изменение зазоров В и С, т.е. изменение давления, не оказывает влияния на фазу сигнала.

Изменение фазы как и в предыдущем случае происходит при изменении электропроводности материала основани:, вызванного его нагревом и по величине изменения фазы можно судить о величине изменения температуры основания.

Разница измеренных температур мембраны и основания позволяет определить градиент температуры дат< Я

Изменение электропроводности мем55 браны не оказывает существенного вли-. яния на фазу выходного сигнала, так как катушка 4 относительно мембраны имеет параметр Р - 9, при котором изменение электропроводности практически не влияет на изменение фазы.

Действительно, так как параметры

Р катушки относительно мембраны и основания различаются более чем в три раза, то для получения пропорционального приращения электропроводность мембраны должна иметь чувствительность более чем в 9 раз выше, чем у

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет увеличить точность и чувствительность измерения давления и температуры высокотемпературного процесса и одновременно измерить градиент температуры датчика.

Измерения температуры контролируемого процесса и градиента температуры датчика позволяют, кроме того, уменьшить температурную погрешность за счет обработки показаний по градуировочным характеристикам, снятым при нормируемых значениях градиента температуры датчика.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Устройство для измерения давления, содержащее датчик давления и измерительную схему, причем датчик давления выполнен в виде полога цилипд— рического корпуса с мембраной на одном торце и цилиндрическим, н ниде пробки, основанием на другом, при этом основание размещено внутри Kop— пуса с радиальным зазором и скреплено с корпусом своим торцом, и размещенных в корпусе соосно с. зазорами относительно мембраны двух катушек причем первая катушка жестко скреплена с корпусом и размещена с зазором относительно внутреннего торпа основания, о т л и ч а и щ е с с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей за счет обеспечения измерения температуры, датчик давления снабжен стержнем, вторая катушка датчика размещена внутри первой с радиальным зазором и закреплена на однол1 конце стержня, второй конец которого закреплен на основании, при этом стержень выполнен из диэлектрического, а основание — из немагнитного электропроводящего материалов, измерительная схема содержит коммута .up, генератор частоты. блок измерения ампли1377635

A = В --, А=С, А В, R3

4 где з, 0 м о

4 3

А, В

G„-" 9бБ, R< 3R,, R -1р,б,и 3, Составитель А. Соколовский

Техред М.Ходанич Корректор В. Гирняк

Редактор Л. Повхан

Заказ 860/35 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, туды сигнала, два блока измерения фа— эы сигнала, блок измерения разности фаэ и три блока представления информации, причем выходы катушек и генератора частоты подключены к входу коммутатора, выход которого подключен к блоку измерения амплитуды и блокам измерения фаэ, соединенным по выходу с блоком измерения разности фаз, ко- 10 торый подключен к первому блоку представления информации, причем блок измерения амплитуды и один из блоков измерения фазы подключен соответственно ко второму и третьему блокам 15 представления информации, при этом выполняются соотношения удельные электропроводности соответственно мембраны и основания; радиусы соответственно первой и второй катушек; зазоры между мембраной и торцами второй и первой катушек соответственно, зазор между первой катушкой и основанием; магнитная проницаемость вакуума; частота питания.