Датчик давления

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерения давления в уплотняемых средах. Под давлением среды мембраны 1 и 2 с жесткими центрами 3 и 4 деформируются, сжимая упругие резиновые прокладки 9. При этом зазоры между обмотками 5 и 6, размещенными в центрах 3,4, и дисками 7,8, один из которых выполнен из ферромагнитного материала, а другой из диамагнитного металла, уменьшаются. Ток в обмотке 6 увеличивается, а в обмотке 5 - уменьшается. Сжатие мембранами 1 и 2 кольцевого магнитопровода 10 с обмотками 11 приводит к изменению тока на выходе магнитоупругого преобразователя. Используя большой модуль упругости магнитоупругого преобразователя и малый модуль упругости индуктивного преобразователя, измеряют давление как в неуплотняемых (бетоне), так и в уплотняемых (грунтах, асфальтовых смесях) средах. 2 ил.

ь СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (AD(1 4 С 01 Ь 9/16, 9/10!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4371800/24-10 (22) 01.02.88 (46) 15. 10.89. Бюл. Р 38 (75) Е.А. Игнатьев (53) 531.787 (088.8) (54) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ

1Р 12

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

f10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (56) Авторское свидетельство СССР

У 306338, кл . G 01 В 7/24, 1971..

Авторское свидетельство СССР

М 142469, кл . G 01 В 5/30, 1966. (57) Изобретение относится к измери— тельной технике. Целью изобретения является повышение точности измерения давления в уплотняемых средах.

Под давлением среды мембраны 1 и 2 с жесткими центрами 3 и 4 деформирую2 тся, сжимая упругие резиновые прокладки 9. При этом зазоры между обмотками 5 и 6, размещенными в центрах 3, 4, и дисками 7, 8, один иэ которых выполнен из ферромагнитного материала, а другой из диамагнитного металла, уменьшаются. Ток в обмотке

6 увеличивается, а в обмотке 5 уменьшается. Сжатие мембранами 1 и 2 кольцевого магнитопровода 10 с обмотками 11 приводит к изменению тока на выходе магнитоупругого преобразователя. Используя большой модуль уп-, ругости магнитоупругого преобразователя и малый модуль упругости индуктивного преобразователя, измеряют дав- давление как в неуплотняемых (бетоне), так и в уплотняемых (грунтах, асфаль.товых смесях) средах. 2 ил.

15t 5083

Изобрете|н1е относится к измс рцтельной технике и можег С.ытl i снользовано преимущественно для измерения давления в цеуплотняемых и уц.. отняемых грунтах, асфальтобетонш ix смесях, бетоне.

Целью изобретения является повышение точности измерения давления в уплотняемых средах. 10

На фиг. 1 изображен датчик, общий вид; на фиг 2 — условно выбранная зависимость выходных сигналов датчика от количества воздействий уплотняющей нагрузки. 15

Датчик содержит стальные ферромагнитные крышки 1 и 2 с кольцевыми проточками, образующими мембраны с жесткими центрами 3 и 4, содержащие пазы с обмотками 5 и 6, ферромагнит- 20 ный диск 7, металлический немагнитный. диск 8 и упругие резиновые прокладки

9, установленные ца клею между центрами мембран 3 и 4, магнитоупругий кольцевой сердечник 10 с обмоткой 11, 25 уложенной с прорези металлических прокладок 12, приклеенных к основаниям сердечника 10 и крышек 1 и 2, упругий краевой элемент 13.

Кольцевые проточки в крышках 1 и 2 30 выполнены на такую глубину, чтобы датчик имел модуль упругости со стороны мембран с небольшим значением > которое соответствовало бы модулю

rllÐугОсти неуплотненних сpед напpи— мср асфальтобетонцых смесей и т.п.

Датчик работает следующим образом.

Под давлением среды мембраны с цептрамп 3 и 4 деформируются, сжимая 40 упругие резиновые прокладки 9. При этом зазоры между основаниями центров 3 и 4 и дисками 7 и 8 уменьшаются. Так как диск 7 выполнен из ферромагнитного материала, а в обмотку 5 45 поступает ток низкой частоты, то вследствие уменьшения магнитцогс сопротивления зазора индуктивное collpo тивление обмотки 5 увеличивается, а ток уменьшается. И так как диск 8

50 выполнен из немагнитного металла, а в обмотку 6 поступает ток высокой частоты, то вследствие увеличения магнитного потока вихревых токов, наводимых в диске 8, индуктивное сопротивление обмотки б уменьшается, а ток увелич1п астся. Раз цос ть токов в обмотках 5 ц 6 увеличивается пропорционально и змеряемому давлению.

Сжатие крышками 1 и 2 сердечника

10, изготовленного нз магццтоупругого материала, приводит вследствие магцитоупругого эффекта к изменению индуктивного сопротивления обмотки

11, что и фиксируется мостовой изме— рительцой схемой.

Мембраны с центрами 3 и 4 вследствие их высокой деформативности обес-; печивают датчику малый модуль упругости, а магнитоупругий сердечник 10 1 вследствие его низкой деформативности — большой модуль упругости.

При измерении давления в средах с постоянным и малым по величине модулем упругости, например в грунтах, мембраны с центрами 3 и 4 воспринимают давление с незначительными искажениями, а сердечник 10 — с большими искажениями вследствие увеличения концентрации напряжений на тех частях крышек

1 и 2 датчика, которые с ним соприкасаются.

При измерении давления в средах с постоянным и большим по величине модулем упругости, например в бетоне, сердечник 10 воспринимает давление с незначительными искажениями, а мембраны с центрами 3 и 4 — с искажениями, которые обусловлены деконцентрацией напряжений на чувствительных поверхностях мембран.

При измерении давлений в уплотняемых средах, когда модуль упругости среды изменяется в широких пределах, в начале процесса уплотнения истинными являются результаты, полученные индуктивным чувствительным элементом (мембраны с центрами 3 и 4), а в конце процесса — результаты, измеренные магнитоупругим чувствительным элементом (сердечник 10).

На фиг. 2 кривая "a" соответствует выходным сигналам магнитоупругого чувствительного элемента, кривая "б"выходным сигналам индуктивного чувствительного элемента, кривая "в" откорректированным выходным сигналам магнитоупругого чувствительного элемента,п — количество воздействий пос7 тоянной по величине уплотняющей нагрузки, например воздействия штампа, проходы катка. В начале процесса уплотнения при первом воздействии нагрузки истинному значению давления соответствует показа псе индуктивного чувствительного элемента — точка б) .

Магнитоупругий чувствительный элемент

1515083 при п = 1; и„= и; в, = б,; в„- а .

Формула изобретения

I а< вительного элемента начиная с -- раз 20

1 б для 1-ro воздействия и до единицы для и-го воздействия, после которого показания становятся постоянными вследствие установившегося значения модуля 25 упругости среды. Значения точек кривой "в" для каждого приложения нагрузки определяются по полученным значениям кривых "а" и "б", подставляемым в выражение 30 с и

35 показывает вследствие роста концентрации давлений на его чувствительной поверхности завышенное значение давления — точка а, . В конце процесса уплотнения после и-разового воздействия нагрузки истинному значению давления соответствует показание магнитоупругого чувствительного элемента точка а . Таким образом, для определения истинного значения давления при каждом воздействии нагрузки необходимо (полагая при этом, что плотность среды и, следовательно, концентрация ее давления на чувствительных поверхностях датчика изменяются пропорцио— нально воздействиям нагрузки) уменьшить показания магнитоупругого чувств — — --- — — — — — — — -- — -- — —-а< я, 1 (— — 1) ° — — — ° (и -1) б< б (и — 1) Предлагаемый датчик позволяет измерять давление не только в средах с постоянным модулем упругости малого и большого значений, но и (в отличие от известных датчиков) более точно определять давление среды при ее уп— лотнении. Это расширяет область его применения и повышает качество экспериментальных исследований в строительстве.

Датчик давления, содержащий магнитопровод в виде плоского кольца с обмотками, размещенный торца а между двумя мембранами, соединенными по периферии упругим краевым элементом, отличающи йс я тем, что, с целью повышения точности измерения давления в уплотняемьгх средах, on снабжен дополнительными обмотками, а мембраны выполнены с жесткими центрами внутрь, диаметр которых не превышает внутреннего диаметра кольца, причем в центрах соосно выполнены кольцевые пазы, в которые уложены дополнительные обмотки, а между центрами установлены резиновые прокладки, между которыми размещены, два диска, один — из ферромагнитного материала, а другой — из диамагнитного металла.