Датчик давления

 

Изобретение относится к технике измерения давления, предназначено преимущественно для определения барометрической высоты полета летательного аппарата и позволяет повысить точность измерения на от/5SSS5SSSSSSSSSSSSSS дельно выбранных участках рабочего диапазона . Датчик содержит мембранную коробку 2 и присоединенные к ее центрам два электррпроводящих неферромагнитных якоря, выполненных в виде двух усеченных конусов 5.-, 6, 7 и 8 разной высоты, обращенных основаниями друг к другу. Оба якоря расположены соответственно в двухсекционных катушках индуктивности 10, 11 и 9, 12, которые соединены мехсду собой встречно и с соответствующим еходом вихре)ежового измерителя перемещения. На сер11 дней точке катушек 9,10 формируется сигнал Грубо, а на средней точке катушек 11, 12 - сигнал Точно. За счет перемещения конусов 6, 8 повышенную чувстии-.зльность можно создать на любом участке выходной характеристики. 3 ил. л 1C 4 О х| 4 Ю О

уАФ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (53)5 G 01 1 9/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4760991/10 (22) 21.11.89 (46) 23.01.92. Бюл. М 3 (71) Самарский авиационный институг им. акад. С,П.Королева (72) Н.Е,Yîíþõîâ, Ю.С.Дмитриев, В.Н.Буров и А.Н.Петров (53) 531.787(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 1451568, кл. G 01 L 9/10, 1988.

2. Авторское свидегельство СССР

N 1425489, кл. G 01 1 9/10, 1987. (54) ДАТЧИК ДЕЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к технике измерения давления, предназначено преимущественно для определения барометрической высоты полета летательного аппарата и позволяет повысить точность измерения на от„„Я,„, i /07490 А1 дельно выбранных участках рабочего диапазона, Датчик содержит мембранную коробку 2 и присоединенные к ее центрам два злектропроводящих неферромагнитных якоря, выполненных в виде двух уссченных конусов 5 б, 7 и 8 разной высоты, обращенных основаниями друг к другу. Оба якоря располо, ены соответственно в двухсекционных катушках индуктивности 10, 11 ll 9, 12, которые соединены мех:ду собой встречНО И С СООТСЕтСТВ (ЮЩИМ СХОДОМ ВИХРЕ1ОКОвог изме и теля перемещения, На сер ней точке катушек 9, 10 Формируется сигнал "Грубо", а на средней точке катушек

11, 12 — сигнал "Точно". За счет перемещения конусов б, 8 повышеннук чувстви;зльность можно создать нэ любом у;астка выходной характеристики. 3 ил.

1707490

Изобретение относится к средствам измерения давления и может быть использовано, например, в приборах для определения высоты полета летательного аппарата.

Известен датчик давления, содержащий корпус, упругий чувствительный элемент в виде анероидной коробки, жесткий ,шток, неподвижно закрепленный по оси чувствительного элемента, электропроводящий якорь, установленный на штоке, две катушки индуктивности, соединенные между собой встречно. расположенные симметрично относительно якоря, и блок электроники измерителя перемещений якоря, подключенный к катушкам индуктивности (1).

Недостатком датчика является отсутствие возможности получения нескольких его выходных характеристик, имеющих линейную и различную чувствительность к перемещениям якоря на некоторых участках диапазона его изменения (для грубого и точного отсчета), что ограничивает его использование в высотометрах летательных аппаратов, где требуется наряду с большим линейным диапазоном изменения выходного сигнала от давления иметь повышенную чувствительность выходного сигнала на отдельном участке характеристики, например в некотором диапазоне давлений, характеризующих место посадки летательного аппарата, которое может быть, например, на уровне моря или в горах (разные давления).

Известен также датчик давления, содержащий чувствительный элемент в виде мембранной коробки, закрепленной в корпусе по периферии, э ектропроводящий неферромагнитный якорь, связанный штоком с центром однок, из мембран чувствительного элемента, и две катушки индуктивности, подключенные к вихретоково лу измерителю перемещения якоря (2).

Достоинством датчика является возможность получения линейной характеристики в некотором определенном диапазоне изменения давления независимо от исходного уровня давления.

Недостатком датчика является отсутствие возможности получения дополнительной выходной характеристики датчика, имеющей повышенную-чувствительность к перемещениям якоря на отдельных, заранее определенных участках основной выходной характеристики датчика.

Целью изобретения яаляе сн повышение точности измерения давления эа счет создания дополнительной линейной выходной характеристики датчика, имеющей более высокую чувствительность к изменению давления м заранее выбранном участке основной характеристики (создание грубого и точного отсчета при измерении давления).

Поставленная цель достигается тем, что

5 датчик давления, содержащий чувствительный элемечт в виде меморанной коробки, закрепленной в корпусе по периферии, электропроводящий неферромагнитный якорь, связанный штоком с центром одной

10 из мембран чувствительного элемента, и две катушки индуктивности, подключенные к вихретоковому измерителю перемещения якоря, снабжен вторым якорем, связанным штоком с другой мембраной мембранной

15 коробки и двумя дополнительными катушками индуктивности, при этом оба якоря выполнены в виде двух усеченных конусов разной высоты, которые расположены на штоках большими основаниями друг к другу и имеют соотношение углов при вершине, 20 обратно пропорциональное отношению высот этих конусов, а катушки индуктивности, охватывающие конусы одинаковой высоты, соединены между собой встречно.

На выходе блока электроники вихрето25 кового измерителя перемещений, к которому подключена пара катушек индуктивности, охватывающая конусы якорей наибольшей высоты, формируется сигнал, линейно зависящий ot изменения

30 давления в широком диапазоне его из ленения.

Другая пара катушек индуктивности, расположенная вокруг конусов меньшей высоты, формирует сигнал, чувствительность

35 которого к изменению давления выше эа счет большего угла при вершинах кон.сов меньше высоты, чем у первой пары катушек индуктивности, и который линейно изменяется в некотором узком диапазоне измене40 ния давления от некоторого исходного значения, Величина исходного давления определяется взаимным положением конусов меньшей высоты и охватывающих их кату45 шек индуктивности, изменение которого осуществляется за счет перемещения этих конусов по штока л.

На фиг. 1 показан датчик давления; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3—

50 электрическая схема датчика давления.

Датчик давления (фиг. 1) содержит корпус 1 в виде рамы, закрепленной на основа. нии датчика со штуцером (фиг. 1 и 2). закрытой герметично кожухом, упругий чуе55 стаигельный элс:.1cnт 2 3 видс t åìáðo..íñë коробки, закрепленнои по периметру в корпусе 1, два жестких штока 3 и 4, неподвижно закрепленных на противоположных сторонах чувствительного элемента 2 по его оси, 1707490 два идентичных электрогроводящ11х неферромагнитных якоря, состоящих из двух повернутых друг к дру1у большими ocl. осаниями усеченных конусов 5, 6 и 7, 8, отношение высот которь1х обратно пропорционально отношению углсв при 5 вершинах конусов 5 и 6 или 7 и 8, закрепленных подвижно на соответствующих штоках 3 и 4 в диаметрально противоположных направлениях, двух идентичных пар катушек 9, 10 и 11. 12 индукт1.вности, охватыва- 10 ющих якоря и установленных в диэлектрических каркасах 13 и 14, подвижно закрепленных е корпусе 1 блока 15 электроники, соединенного с выводами соответствующих пар катушек 9, 10 и 11, 12 15 индуктивности, катушки 9 и 10, а также 11 и

12 индуктианости соединснь1 между собой встречно и установлены симметрично относительно оснований соответствующих конусов 5 и 7, а также 6 и 8. 20

Блок 15 электроники (фиг. 3) выполнен по типовой схеме двухканального вихретокового измерителя перемещений и состоит из последогательно соединoííûõ генератора 16 импульсов, формирователя 17 импуль- 25 сов и двух усилителей 18 vi 19 мощности, каждый II3 voTo,,ûõ подключен к выводам соответс1вующих па;.;атуьчек 9, 10 и 11, 12 индуктивности, средние выводы которых подключе,1ы к входам соответствующих уси- 30 лителей 20 и 21, выходы которых соединены с сигнгл1,ними входал и соответствующих синхронных детеKTopoR 22 и 23, опорные

ВХОДЫ КОТОРЫХ СОСДИНСНИ С ВЫХОДОл1 фОРми рова тел я 17 им ггул ьсо в, 35

Выходы синхронных детекторов 22 и 23 являются выхода ли блока 15 электроники.

Датчик давления работает следующим образовал.

В исходном состоянии при норми- 40 нальном давлении датчик настраивается таким образом, что выходные сигналы UI. (грубо) и 01 (точно) с блока 15 элсктроники равны нулю. Для этого катушки 9, 10 11 11, 12 индуктивности, питаемые импульсами пря- 45 моугольного напряжения (поступают от генератора 16 через формирователь 17 и соответствующие усилители 18 и 19), устанавливаются симметрично относительно оснований соотве1ствующих конусов 5, 7 и 50

6, 8 якорей, которые они охватывают.

Катушки 9 и 10 индуктивности располагаются на равных р сстояниях от оснований соо1встстьу о II« ;;нусoll 5 и 1 ял. р .и, что

ОбЕСПСЧИВ- ЕтС= ПерЕл.. щ-«11 ЕМ Kа;.;-.-.Con 13 55 и 14 или конусов 5 и 7 по штокам 3 и 4. При этом наводимые в поверхностном слое электропроводящих нсфсрромагнитных конусов 5 и 7 вихретоковые токи созда1от равные по всл:.1чине магнитные потоки, котс ".Ie вызывают в кагушках 9 и 10 индуктив lo"òè одинаковые изменения сигналов, Таки л образом, со средней точки пары ка1ушек 9 и

10 индуктивности за счет их встречного включения снимается нулевой сигнал, который поступает в блок 15 электроники (на усилитель 20 и синхронный де-ектор 22). Иа выходе блока 15 электроники возникает сигнал Ur = О. Катушки 11 и 12 индуктивности могут располагаться на одинаковых (исходное состояние) или различ1пях расстояниях оТ обоих оснований соотвстстгующих конусов 6 и 8 якорей. В первом случае возника T ситуация, аналоги:ная описа1п;ой с качшками 9 и 10 индуктивности. При этом со средней точки пары к тушек 11» 12 индуктивности снимается нулевой сигнал, который поступаст в блок 15 электроники (IIa усилитель 21 и синхронный деTCK1 ор 23).

На выходе блока 15 элетроники в..зникнет сигнал 01 = О. Во oTopor случае конусы 6 и 8 якорей сдвигаются на заранее выбранные равные paccTov!I!;s« cxoi ÄoIo по соответству1ощим штокам 3 и 4 в направлснии их воз;ложного перемещения при деформ".ц. ях чувствитсльного эле1лснта 2. Сдвигол". конусов 6 и 8 обеспечивается нечувствительность сигнала U1 катушек 11 и

12 индуктивности в некоторой с5. асти возможных перемещений чувствитеlll llof o элемсн1а 2. (01 О, который 11е выBo g11Tcll HQ выходной индикатор блока 15 эле л рон11ки).

Таким образом, создаются условия для осбспечения получения сигнала 0> > О только в определенной части диапазо1 а 11зме1;ения измеряемого давления.

При измене..ии давления о1носительно исходного воз1гика1от деформация .увстви/ тельного элемента 2 (стенок анероидной коробки), за счет чего происходят одинаковые перемещения штоков 3 и 4 и, cooTîåòcòcàl!но. конусов 5 — 8 якорей. Поскольку всрш::ны конусов 5, 7 и 6, 8 повернуты одна к другой, то сигналы на катушка> 9 .. 11 индуктивности увсяи ведаются, à lÿ катушкаY 10 и

12 уменьшаются. Таким образом, с пар катушек 9, 10 и 11, 12 индуктивности снима1отся сигналы U1 > О и 01> О, линейно изменяющиеся от величины измеряемого давления, причем U<> О линейно изменяется во всем диапазоне измеряемого давления, а Ut > О линейно измсняс-ся только нз определенном (заранес выбранном) у 1асгке д11апазонd из1«енсн«я 11зл1е ясt.,,» о j „-, / с нил, которь;й опр дел1 тс i cc « п,. < в

6 и 8 якорей. Чувствительность сигнала U к измеряемому давлению ео стольKO раз больше чувствительности U<, со скольо раз высоты конусов 5 и 7 больше висот конусов 6

1707490

8 и 8, поскольку отношение углов при вершинах конусов 6, 5 или 8, 7 обратно пропорционально отношению высот этих конусов. .Таким образом, предложенная конструкция датчика давления позволяет формировать два линейных выходных сигнала от измеряемого давления с различной чувствительностью на отдельном участке диапазона его изменения, который может быть заранее изменен путем настройки датчика.

Это позволяет повысить точность измерения давления и использовать датчик. в приборах определения высоты летательных аппаратов. За счет перенастройки датчика обеспечивается высокая точность измерения давления в месте предполагаемой посадки и тем самым повышается надежность и безопасность полетов.

Формула изобретения

Датчик давления, содержащий чувствительный элемент в виде мембранной коробки, эакреплс..ной в корпусе по периферии, электропроводящий неферромагнитный якорь, связанный штоком с центром одной из мембран чувствительного элемента, и

5 две катушки индуктивности, подключенные к вихретоковому измерителю перемещения якоря, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения на одном из выбранных участков рабочего диапазона, 10 он снабжен вторым якорем, связанным штоком с другой мембраной мембранной коробки, и двумя дополнительными катушками индуктивности, при этом оба якоря выполнечы в виде двух усеченных ко15 нусов разноь . высоты, которые расположены на штоках большими основаниями друг к другу и имеют соотношение углов при вершине обратно, пропорциональное отношению. высот этих конусов, а катушки

70 индуктивности, охватывающие конусы оди- наковой высоты, соединены между собой встречно.

1707490

Составитель В.Буров

Редактор О.Юрковецкая Техред M.Ìîðãåíòàë

Корректор Т.Палий

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101,заказ сис Тираж Подписное ениипи

ПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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