Емкостный датчик давления

 

Изобретение может быть использовано для измерения с повышенной точностью давлений , в частности, абсолютного давления, в условиях воздействия виброударных нагрузок. Измеряемое давление через мембрану 2 с жестким центром передается подвижному электроду 15. При этом емкость С<SB POS="POST">1</SB> увеличивается, а емкость С<SB POS="POST">2</SB> уменьшается. Так как выходные сигналы автогенераторов подаются к смесителю, то на выходе изменение частоты будет ±ΔF. ПО ВЕЛИЧИНЕ ИЗМЕРЯЕМОЙ ЧАСТОТЫ МОЖНО СУДИТЬ О ВЕЛИЧИНЕ ДАВЛЕНИЯ. В ДАТЧИКЕ ИЗ-ЗА ПРИМЕНЕНИЯ СИЛОУРАВНОВЕШИВАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ В ВИДЕ РАВНОПЛЕЧЕГО РЫЧАГА-КОРОМЫСЛА, НАГРУЖЕННОГО С ОБЕИХ СТОРОН ОДИНАКОВЫМ ИНЕРЦИОННЫМ ГРУЗОМ, ПРИ ВИБРОУДАРНЫХ НАГРУЗКАХ НЕ СОЗДАЕТСЯ ЛОЖНЫХ ВЫХОДНЫХ СИГНАЛОВ. ИЗМЕНЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ГАЗА ВНУТРИ ГЕРМЕТИЧЕСКИ ЗАКРЫТОГО КОРПУСА ДАТЧИКА СОЗДАЕТ ОДИНАКОВОЕ ИЗМЕНЕНИЕ ДВУХ ЕМКОСТЕЙ. ПОЭТОМУ В ДАТЧИКЕ ПРИ ЭТОМ НЕ ВОЗНИКАЕТ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ. СОЗДАНИЕ ВАКУУМА В ОБЪЕМЕ ПОД КРЫШКОЙ ИЗ-ЗА МАЛОГО ОБЪЕМА И ОТСУТСТВИИ ГАЗОВЫДЕЛЯЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ ПОЗВОЛЯЕТ ПОВЫСИТЬ СТАБИЛЬНОСТЬ И ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ АБСОЛЮТНОГО ДАВЛЕНИЯ. 2 ИЛ.

союз совЕтсних

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1500887

А1 (su 4 С 01 ? 9/12!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ПЯТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

22

З

6

37.

И Я Я Фд 2б 19 З1 27 25ГЯ юг.1 (21) 4251909/24-10 (22) 22.04.87 (46) 15.08,89, Вюл. N 30 (71) Ереванский политехническийинститут им. К Ларкса (72) В,Р.Варданян, А.К.Панкратов, В.В.Варданян, M.Ñ.Àçîÿí и Н.В.Варданян (53) 531.787(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 994940, кл. G 01 L 9/12, 1980. (54) ЕМКОСТНЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение может быть использовано для измерения с повышенной точноСтью давлений, в частности абсолютного давления в условиях воздействия виброударных нагрузок. Измеряемое давление через мембрану 2 с жестким центром 2,передается подвижному электроду 15. При этом емкость С„, увеличивается, а емкость

С уменьшается, Так как выходные сигналы автогенераторов подаются к смесителю 4, то на выходе изменение частоты будет 2.g f. По величине измеряемой частоты можно судить о величине давления. В датчике из-за применения силоуравновешивающей системы в виде равноплечего рычагакоромысла, нагруженного с обеих сторон одинаковым инерционным грузом, при виброударных нагрузках не создается ложных выходных сигналов. Изменение температуры газа внутри герметически закрытого корпуса датчика создает одинаковое изменение двух емкостей. Поэтому в датчике при этом не возникает дополнительной погрешности измерения. Создание вакуума в объеме под крышкой из-за малого объема и отсутствии газовыделяющих материалов позволяет повысить стабильность и точность измерения абсолютного давления. 2 ил.

1500887

55

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к датчикам, предназначенным для измерения абсолютного давления.

Цель изобретения — повышение чувствительности, точностй измерения при воздействии виброударной нагрузки, а также расширение области применения.

На фиг. 1 изображен датчик давления, разрез; на фиг. 2 — блок-схема поясняющая измерение давления.

Верхняя часть корпуса 1 имеет отверстия для закрепления мембран

2 и 3 с жестким центром. Мембрана 3 наглухо закрывается крышкой 4. В средней части корпуса 1 закрепляется цилиндр 5, где с обеих сторон его оснований выточены кольцевые пазы 6 и 7 разных диаметров. Между кольцевыми пазами образуется деформируемая

1 стенка цилиндра 8. Центр цилиндра 5 с его наружной стороны закрепляется болтом 9, положение которого фиксируется контргайкой 10. Второй конец болта 9 проходит через отверстие рамки 11,. закрепленной с корпусом 1.

Болт 9 законтрен гайками 12 и 13.

Внутри корпуса 1 расположен рычагкоромысло 14, имеющее форму наполовину нарезанного двутавра, на концах которого совместно с коромыслом закреплены дискообразные электроды 15 и 16. Выступающие участки этих электродов прикреплены к жестким центрам мембран 2 и 3. Рычаг-коромысло 14 в средней части через упругие перемычки 17, выполняющие роль опорных шарниров (вторая перемычка на фиг. 1 не показана) закрепляется с центральной -частью цилиндра 5. В нижней части корпуса 18 выполнена плата 19, на которой закреплены опорные втулки

20 и 21. Внутри этих втулок через изоляционные шайбы 22, 23 и 24,25 прикреплены неподвижные электроды

26 и 27. Положение втулок 20 и 21 фиксируются контргайками в вырезом

28 и 29 для контровки. К торцам неподвижных электродов 26 и 27 прикреплены слюдяные слои 30 и 31. Консольная плата 19 закреплена с. одним концом болта 32, второй конец которого свободно проходит через основание рамки 33, закрепленной на корпусе

18. Болт 32 законтрен гайками 34 и

35, позволяющими изменять наклон платы. Для получения необходимого

i5

45 зазора между электродами 15, 25 и

16, 27 применяется фольговая прокладка 36, Шпильки 37 и 38 крепят к корпусу печатную плату 39 электрической части схемы измерения. Корпус

18 закрывается крышкой 40. Через штуцер передается давление P.

Измерение давления производится по схеме на фиг. 2. Емкости С, и

С, образованные между электродами (5, 26 и 16, 2l входят в схему автогенераторов 42 и 43, выходные сигналы которых с частотой f u f подаются сместителю 44 ° Разностная частота подается измерителю частоты 45, Датч :к работает следующим образом.

Давление через мембрану. с жестким центром 2 передается подвижной мембране 15. Если эта мембрана приближается к неподвижному электроду 26, увеличивая емкость, то через коромысло второй подвижный электрод 16 удаляется от неподвижного электрода

27, уменьшая емкость. При полной симметрии изменение обеих емкостей равно и Ь С. Емкости С! и С2 входят в схему автогенераторов 42 и 43 (см. фиг. 2). Если автогенератор 42 уменьшает свою частоту на величину Ъй, то автогенератор 43 увеличивает свою частоту на такую же величину, Так как выходные сигналы автогенераторов подаются к смесителю 44, то на выходе ее изменение частоты будет «2И, По величине измеряемой частоты частотомером 45 можно судить о величине давления.

В емкостном датчике давления из-за применения силоуравновешивающей системы в виде равноплечего рычага-коромысла, нагруженного с обеих сторон одинаковым инерционным грузом при ударной и вибро-нагрузке, не создается ложных выходных сигналов.

Изменение температуры газа внутри герметически закрытого корпуса создает одинаковое изменение двух емкостей. Поэтому в датчике при этом не возникает дополнительной погрешности измерения. Создание вакуума в датчиках абсолютного давления является необходимым условием создания высокоточных датчиков. Создание вакуума в объеме под крышкой из-за ограниченности объема и отсутствия газовьщеляющих материалов позволяет

15008 повысить стабильность и точность измерения абсолютного давления.

Формула изобретения

Составитель О.Слюсарев

Редактор А.Долинич Техред И.Верес Корректор Т.Палий

Заказ 4856/36 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

1. Емкостный датчик давления, содержащий .корпус, закрепленную в нем мембрану, соединенную с первым подвижным плоским электродом, неподвижный плоский электрод и установочные элементы корпуса, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения точности измерения при воздействии виброударных нагрузок, а также повышения чувствительности, в него введены вторая мембрана, соединенная с вторым подвижным плоским электродом, шарнир в виде упругой перемычки, на котором закреплен по центру 20 рычаг-коромысло, второй неподвижный плоский электрод и упругий опорный элемент, выполненный в виде цилиндра, причем первый подвижный электрод дополнительно связан с одним концом 25 плеча рычага-коромысла, а второй подвижный электрод — с другим его

87 6 плечом, при этом шарнир закреплен на первом торце цилиндра, второй торец которого закреплен в корпусе, припричем первый:торец цилиндра, а также центры неподвижных электродов соединены с соответствующими установочными элементами корпуса резьбовым соединением с возможностью осевого пе- . ремещения и фиксации.

2. Датчик по п. 1, ."о т л и ч аю .шийся тем, что в нем установочный элемент корпуса, на котором размещены неподвижные электроды, выполнен в виде платы, закрепленной консольно в корпусе, при этом ее свободный конец соединен с корпусом резьбовым соединением с возможностью перемещения и фиксации.

3. Датчик по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения области применения, в нем одна из мембран закрыта от воздействия измеряемой среды герметичной крышкой, а образованная надмембранная полость вакуумирована до величины давления 10 — 10 мм рт ° ст.