Емкостный датчик давления

 

Использование: датчик относится к измерительной технике и может быть использован при .измерении избыточного давления и разности давлений жидких и газообразных сред. Сущность изобретения: емкостный датчик давления содержит мембрану 1, закрепленный с зазором относительно мембраны диск 4, дополнительную мембрану, закрепленную с зазором на расположенном заподлицо с внешней поверхностью диска торце втулки 6, закрепленной на опорном основании 3 Мембраны 1, два емкостных преобразователя, каждый из которых выполнен в виде двух противолежащих электродов, причем электроды 7, 8 первого емкостного преобразователя расположены на мембране и внутренней поверхности диска, а электроды 9, 10 второго преобразователя-на внешней поверхно.сти диска и внутренней поверхности дополнительной мембраны 5,выполненной с жестким центром 11 и с опорным основанием 12, герметично соединенным по периферии с гибким элементом 13, герметично скрепленным с гёрмоколодкой 14. Электроды второго емкостного преобразователя могут быть выполнены в виде двух гальванически изолированных пар электродов одинаковой емкости. Кроме того, одна из пар электродов второго емкостного преобразователя может быть выполнена в виде противолежащих колец, расположенных крнцентрично круглым электродам 15 другой пары. Положительный эффект: возможность измерения избыточного давления и разности давлений. 3 з. п. ф-лы, 3 ил. ч (Л С

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 1 9/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1. (21) 4935236/10 (22) 07.05.91 (46) 30.04.93. Бюл. М 16 (71) Научно-исследовательский институт физических измерений (72) Е. M. Белозубов, В, Я. Дуркин, А. В. Абрамов и Н. М. Каневская (56) 1. Патент США М 4562742, кл. G 01 1 9/12, 1986.

2. Авторское свидетельство СССР

N. 1622788, кл. G 01 1 9/12, 1989. (54) ЕМКОСТНЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ (57) Использование; датчик относится к измерительной технике и может быть использован при измерении избыточного давления и разности давлений жидких и га.:зообразных сред. Сущность изобретения: емкостный датчик давления содержит мембрану 1, закрепленный с зазором относи. тельно мембраны диск 4, дополнительную мембрану, закрепленную с зазором на расположенном заподлицо с внешней поверхностью диска торце втулки 6, закрепленной на опорном основании 3 мембраны 1, два

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к емкостным датчикам давления, предназначенным для использования в различных областях науки, техники и народного хозяйства.

Целью изобретения является создание возможности измерения избыточного давления и разностидавлений.

На фиг. 1, 2 изображен емкостный датчик давления; на фиг. 3 — структурная схема нормирующего устройства по формированию выходного сигнала.

Емкостной датчик давления содержит мембрану 1 с жестким центром 2 и опорным основанием 3, закрепленный с зазором от„„Я ;„, 1812461 А1 емкостных преобразователя. каждый из которых выполнен в аиде двух противолежащих электродов, причем электроды 7, 8 первого емкостного преобразователя расположены на мембране и внутренней поверхности диска, а электроды 9, 10 второго преобразователя- на внешней поверхности диска и внутренней поверхности дополнительной мембраны 5,выполненной с жестким центром 11 и с опорным основанием 12, герметично соединенным по периферии с гибким элементом 13, герметично скрепленным с гермоколодкой 14. Электроды второго емкостного преобразователя могут быть выполнены в виде двух гальванически изолированных пар электродов одинаковой емкости, Кроме того, одна из пар электродов второго емкостного преобразователя может быть выполнена в виде противолежащих колец, расположенных канцентрично круглым электродам 15 другой пары. Положительный эффект: возможность измерения избыточного давления и разности давлений. 3 з. и. ф-лы, 3 ил.

° евей носительно мембраны диск 4, дополнительную мембрану 5, закрепленную с зазором Фь на расположенном заподлицо с внешней 0 поверхностью диска торце втулки 6, закрепленной на опорном основании, два емкостных преобразователя, каждый из которых выполнен в виде двух противолежащих электродов. Электроды 7, 8 первого емкостного преобразователя расположены на мембране и внутренней поверхности дйска.

Электроды 9, 10 второго емкостного преоб- . разователя расположены на внешней поверхности диска и внутренней поверхности дополнительной мембраны, которая выполнена с жестким центром 11 и опорным осно1812461 ванием 12, герметично соединенным по пе- опорным основанием 12, герметично соедириферии с кольцевым гибким элементом 13, нены по периферии через гибкий элемент 13 скрепленным с гермоколодкой14, герметич- с гермоколодкой 14, герметично соединенно соединенной противолежащим торцом с ной противолежащим торцом с опорным осопорным основанием мембраны. Электро- 5 нованием 3 мембраны 1, позволяет ды второго емкостного преобразователя вы- обеспечить модуляцию емкости второго емполнены в виде двух пар противолежащих костного преобразователя атмосферным электродов. На фиг. 2 показаны вариант вы- давлением или вторым измеряемым давлеполнения электродов 15 и 16, размещенных. нием, причем герметичное соединение элена дополнительной мембране 5. Ответные 10 ментов конструкции исключает вредное электроды размещены на диске 4. В соот- воздействие окружающей среды или второветстаии с и. 4 формулы, одна из пар элект- го измеряемого давления на межэлектродродов второго емкостного преобразователя ные зазоры преобразователей, Применение выполнена в -виде противолежащих колец гибкого элемента 13 с малой жесткостью

16, расположенных концентрично круглым "5. позволяет устранить влияние элементов электродам,15 другой пары. Выводные про- конструкции на величину емкости второго водники 17 (показаны условно), соединяю- емкостного преобразователя, т.к., ели связь щие электроды с контактами гермоколодки, . опорного основания с гермоколодкой была . проходят через пары 18,,выполненные во бы жесткой, то деформация колодки и друвтулке 6. -, 20 гих элементов (механические, температурЕмкостный датчик работает следующим ные) искажали бы значения емкости второго образом. Под воздействием измеряемого емкостного преобразователя, а следовадавления основная мембрана 1, а следова- .тельно, искажали величину измеряемого изтельно, и ее жесткий центр 2 с одним из быточного давления или разности электродов 7 первого емкостного преобра-. 25 давлений. Выполнение жесткого центра 11 зователя перемеЩаатся в сторону другого на.дополнительной мембране 5 в области электрода 8 этого преобразователя. Вслед- размещения электродов обеспечивает плоствие этого емкость первого емкостного скопараллельное перемещение электрода преобразователя изменяется, При измене- 10(илиэлектродов15и16, размещенных на нии температуры вследствие разности 30 дополнительноймембране), а,следовательТКЛР втулки 6 и мембраны 1 с диском 4, но, обеспечивает более точное измерение дополнительная мембрана 5 перемещается избыточного давления или разности давле-. относительно диска 4. В результате этого ний. Выполнение электродов второго емкоемкость второго емкЬстного преобразова- стного преобразователя в виде двух теля изменяется в зависимости от темпера- 35 гальванически изолированных пар электротуры. В случае воздействия на дов одинаковой емкости обеспечивает лидополнительнуюмембрану5атмосферного нейную зависимость выходного сигнала давления (в случае измерения избыточного нормирующего устройства от разности издавления) или второго измеряемого давле- меряемых давлений. Выполнение одной из ния(в случае измерения разности давлений) 40 пар электродов второго емкостного преобдополнительнаямембрана 5,а следователь- разователя в виде противолежащих колец, . но, и ее жесткий центр 11 с вторым электро- расположенных кон центрично круглым дом 10 (или электродами 15, 16) второго электродам другой пары, устраняет неиденемкостного преобразователя изменяет свое тичность характера изменения емкостей положение относительно первого электро- 45 этих электродов вследствие возможных неда 9 второго емкостного преобразователя. точностей изготовлейия, приводящих к неВ результате этого емкость второго емкост- параллельности электродов. ного преобразователя однозначно связана Технико-экономическим преимущестс величиной атмосферного давления (в слу- вом заявляемого решения является возможчае измерения избыточного давления) или с 50 ность измерения избыточного давления или величиной второго измеряемого давления(в разности давлений за счет модуляции велислучае измерения разности давлений). Зна- чины межэлектродного зазора второго емчения емкостей первого и второго емкост- костного преобразователя атмосферным. ных преобразователей подаются на давлением или вторым измеряемым давленормирующее устройство (см. фиг. 3) кото- 55 нием. рое формирует выходной сигнал, завися- Кроме того, преимуществом заявляещий от разности давлений, мой конструкции является также то, что извоздействующих на основную и дополни- мерение избыточного давления и разности тельную мембрану с учетом температуры, давлений достигается без применения разВыполнение дополнительной мембраны 5 с личных штоковых систем, вносящих допол1812461 нительные погрешности, особенно при воздействии температуры. Преимуществом заявляемой конструкции является также то, что измерение избыточного давления и разности давлений может осуществляться с ми- 5 нимальной доработкой существующих нормирующих устройств.

Кроме того, преимуществом заявляемой конструкции является то, что измерение избыточного давления или разности 10 давлений проводится с одновременным учетом температуры.

Формула изобретения

1. Емкостный датчик давления, содержащий первую мембрану с жестким цент- 15 ром и опорным основанием, закрепленный с зазором относительно мембраны диск, первый емкостный преобразователь, выполненный в виде двух противолежащих электродов,. расположенных соответствен- 20 но на мембране и на внутренней поверхности диска, и гермовводы, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью обеспечения возможности измерения избыточного давления и разности давлений, он снабжен дополни- 25 тельной мембраной с опорным основанием, кольцевым гибким элементом, корпусным кольцом, втулкой и вторым емкостным преобразователем в вйде двух дополнительных противолежащих электродов, при этом диск 30 с помощю втулки закреплен на опорном основании первой мембраны, втулка расположена своим торцом заподлицо с внешней поверхностью диска и на ней с зазором относительно диска закреплена своим основанием дополнительная мембрана, герметично соединенная по периферии с кольцевым гибким элементом, который герметично .прикреплен к торцу корпусного кольца, герметично установленного на опорном основании первой мембраны, при этом гермовводы вмонтированы в корпусное кольцо, а дополнительные электроды расположены соответственно на внешней поверхности диска и внутренней поверхности дополнительной мембраны.

2. Датчик по и. 1, о тл и ч а ю щи и с я тем, что в нем на дополйительной мембране, в области размещения дополнительного электрода выполнен жесткий центр.

3, Датчик по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в нем дополнительные электроды второго емкостного преобразователя выполнены в виде двух гальванически изолйрованных пар электродов одинаковой емкости.

4, Датчик по пп. 1-.3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в нем одна из пар дополнительных электродов второго емкостного преобразователя выполнена в виде противолежащих колец, расположеннйх концентрично круглым электродам другой пары.

1812461 иг3

Составитель В,Комаров

Техред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец

Редактор

Заказ 1571 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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