Датчик давления грунта

 

Изобретение относится к измерительной технике ,в частности, к индуктивным датчикам, и может быть использовано для измерения давления в сыпучих и грунтовых средах с высокой точностью. Давление исследуемой среды прогибает крышки 6 и 7, вызывая изменение расстояний между ними и индуктивными обмотками 2 и 3, расположенными в кольцевых канавках, выполненных в торцах цилиндрического корпуса 1 из ферромагнитного материала, соответственно. При этом полное сопротивление обмотки 2 увеличивается вследствие выполнения крышки 6 из ферромагнитного материала, а полное сопротивление обмотки 3 уменьшается вследствие выполнения крышки 7 из немагнитного металла, что регистрируется, например, с помощью мостовой схемы. Для создания большого модуля упругости датчика зазоры между крышками 6,7 и корпусом 1 заполнены затвердевающим раствором 5. Для обеспечения герметичности датчика корпус 1 соединен с крышками 6 и 7 посредством тонкостенного цилиндра 8, а между ними расположены кольцевые прокладки 4 из эластичного материала. 1 ил.

СОЮЗ СООЕТСНих кспм лин (. 1Р 4 O 01 Е 9/10

ВСЕСОЖЗН:";Л

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ÓÀÀÐÑÒÂÅÍHÍA КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 43221!9/24-10 (22) 06.10.87 (46) 15.07.89. Бюл. 9 26

° ° ° ° ° °

75) Е.А.Игнатьев

53) 531.787(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 481803, кл. С Ol 1 9/10, 1973.

Авторское свидетельство СССР

9 176447, кл. С Ol L 9/10, 1964. (54) ДАтчик ДАвлениЯ гРьнтА (57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к индуктивным датчикам, и может быть использовано для измерения давления в сыпучих и грунтовых средах с высокой точностью. Давление исследуемой среды прогибает крышки 6 и 7, вызывая изменение расстояний между ними и индуктивными обмотками 2. и 3, расположенными в кольцевых канавках, вы„.Я0„„1493894 А 1

2 полненных в торцах цилиндрического корпуса иэ ферромагнитного материала, соответственно. При этом полное сопротивление обмотки 2 увеличивается вследствие выполнения крышки 6 из ферромагнитного материала, а полное сопротивление обмотки 3 уменьшается вследствие выполнения крышки 7 из немагнитного металла, что регистрируется, например, с помощью мостовой схемы. Для создания большого модуля упругости датчика зазоры между крышками 6,7 и корпусом l заполнены затвердевающим раствором 5. Для обеспечения герметичности датчика корпус 1 соединен с крышками 6 и 7 посредством тонкостенного цилиндра 8, а между ними расположены кольцевые прокладки 4 из эластичного материала, 1 ил.

1493894

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к индуктивным датчикам, и может быть использовано для измерения давления в сы- 5 пучих и грунтовых средах.

Целью изобретения является повышение точности.

На чертеже изображен датчик давлее ния, общий вид, разрез. 10

Датчик давления содержит цилиндри" ческий корпус 1, выполненный из ферромагнитного материала, две индуктивные обмотки 2 и 3, уложенные в кольцевые канавки (проточкн), выполненные 15 на торцах корпуса 1, эластичные, например, резиновые, кольцевые прокладки 4, приклеенные к основаниям корпуса 1, схватывающийся затвердевающий раствор 5, например гипс или цемент 20 с наполнителем, помещенный в зазор между крышками 6 и 7 и корпусом 1, при этом крышка 6 выполнена иэ ферромагнитного материала, например феррита, и приклеена к прокладке 4, 25 а крьппка 7 выполнена иэ немагнитного металла с большим удельным электрическим сопротивлением, например иэ нержавеющей стали, и приклеена к прокладке 4, а также тонкостенное цилиндрическое кольцо 8, выполненное иэ латунной фольги и приклеенное к боковой поверхности датчика, Обмотки 2 и 3 запитываются переменным напряжением от стабилизированного источника питания и подключаются к измерительной схеме, например.мостовой, измеряющей разность полных сопротивлений обмоток 2 и 3..

Дат .ик давления работает следую- 40 щим образом.

Давление среды, в которую помещен датчик, через крышки 6 и 7 передается на .схватывающийся раствор 5, который деформируется, в результате чего 45 уменьшается расстояние между крышками 6 и 7 и основаниями корпуса 1.

При этом полное сопротивление обмотки 2 вследствие уменьшения сопротивления ее магнитной цепи увеличивается, а полное сопротивление обмотки 3 уменьшается, так как уменьшается ее магнитный поток, иэ-за возрастания вихревых токов, наводимых в крьппке 7, магнитный поток которых на- 55 правлен встречно магнитному потоку обмотки 3. Так как сжатие схватывающегося раствора 5 соответствует области его упругих деформаций с линейной эависимостbe "нагрузка-деформация, то разность полных сопротивлений обмоток 2 и 3, измеренная с помощью мостовой схемы, будет пропорциональна измеряемому давлению.

Схватывающийся раствор 5 имеет относительно контролируемой среды большой модуль упругости и за счет его адгезии с крышками 6 и 7 и основаниями корпуса 1 датчик также приобретает большой модуль упругости, а дифференциальный способ измерения обеспечивает достаточную для последующих преобразований чувствительность.

Так как схватываюшийся раствор 5 имеет линейный коэффициент теплового расширения примерно такой же, как и крышки 6 и 7, ооладающие большой толщиной, то при колебаниях температуры будет отсутствовать коробление крьш ск 6 и 7, жестко сцепленных с раствором 5, В датчике также отсутствуют полост-, способствующие возникновению деформаций корпуса 1 и крышек 6 и 7, все это способствует постоянству чувствительности датчика.

Крышки 6 и 7 воспринимают давление среды всей своей наружной поверхностью, поэтому в датчике отсутствует явление "краевого эффекта".

Датчик фиксирует давление, прикладываемое как к верхнему, так и к нижнему его основанию, в результате осуществляется осреднение измеряемого давления, что ослабляет проявление эффекта ориентации

Корпус 1 выполнен иэ ферромагнитного материала с большой магнитной проницаемостью, например иэ электротехнической стали. Это позволяет уменьшить его магнитное сопротивление и увеличить магнитный поток обмотки 2 и 3.

Соотношение компонентов раствора 5 (связующего вещества гипса или цемента, наполнителя — кварцевого песка, воды) подобрано таким, чтобы после затвердевания раствора 5 его мо4 ь 2 дуль упругости был равен 1Π— 10 кг/см .

Крышка 6 выполнена из ферриъа, который имеет большую магнитную проницаемость и большее удельное электрическое сопротивление. Это позволяет уменьшить магнитное сопротивление крьппки 6 и при рабочей частоте питающего обмотку 2 напряжения, порядка

5-10 кГц, уменьшить практически до

Формула изобретения

Ф

Датчик давления грунта, содержащий цилиндрический корпус иэ ферроСоставитель М,Жуков

Техред М.Дидык Корректор А.Коэориэ

Редактор М,Бандура

Заказ 4094/39 Тираж 789- Подписное

ВНИИПИ Государствениого комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113О35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Гагарина,101

S 149 нуля вихревые токн, наводимые в крышке 6 магнитным потоком обмотки 2.

Крышка 7 выполнена из немагнитно" го металла с небольшим удельным электрическим сопротивлением, например иэ нержавеющей стали, латуни, бронзы и др. Это позволяет увеличить магнитное сопротивление крышки 7 и увеличить вихревые токи, наводимые в крышке 7 магнитным потоком обмотки 3.

Крышки 6 и 7 выполняются с такой толщиной,при которой коробление их при изменении температуры в рабочем диапазоне практически отсутству-. ет.

3894 6 магнитного материала, на одном торI це которого выполнена кольцевая канавка, в которую уложена первая нн5 дуктивная обмотка, и первую крышку иэ ферромагнитного материала, установленную с зазором относительно торца цилиндра, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности, он снабжен второй индуктивной обмоткой н второй крышкой иэ немагнитного металла, установленной с зазором относительно второго торца цилиндра, при этом зазоры между крышками и корпусом заполнены затвердевающим раствором, между крышками и корпусом расположены кольцевые прокладки иэ эластичного материала, а на втором торце цилиндра выполне20 на дополнительная канавка, в которую уложена вторая индуктивная обмотка.