Емкостный датчик давления

 

Использование: изобретение относится к области измерительной техники, в частности к емкостным датчикам давления и может быть использовано при измерении давления жидких и газообразных сред. Цель м увеличение чувствительности датчика давления . Сущность изобретения: емкостный датчик давления содержит цилиндрический корпус 1, на котором выполнен срез 2 с расположенными на его недеформируемых участках электродом 3 рабочего конденсатора и электродом 4 опорного конденсатора. Параллельно и вблизи среза расположена пластина 5, которая имеет два П-образных выреза, образующих центральную часть, жестко соединенную с центром среза корпуса в точке 7 и подвешенной к ней на двух тореионах рамки, составляющей периферийную часть пластины и разделенную перемычками 10 малой жесткости на две неравные части. На большей части, имеющей возможность перемещаться, размещается электрод рабочего конденсатора 12, а на меньшей части, скрепленной с недеформируемой частью среза корпуса, размещен электрод 14 опорного конденсатора. Пластина 5 со стороны опорного конденсатора жестко прикреплена к корпусу 1. 2 ил, /2 ° 5 ё 00 00 ел ел ю

союз сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 1 9/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

7 10

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4945482/10 (22) 14.06.91 (46) 30.05.93. Бюл. N 20 (71) Научно-исследовательский институт физических измерений (72) Д,В.Лебедев, П,П.Степанов и Г.Н.Разудалова (56) Авторское свидетельство СССР . N- 823913, кл. G 01 1 9/12, 1981.

Осадчий Е.П, Проектирование датчиков для измерения механических величин. M.:

Машиностроение, 1979. с.345 — 346.

Авторское свидетельство СССР

М 1045024, кл. G 01 L 9/12, 1983.

Заявка Франции М 2616543, кл. G 01 1 9/12, 1988. (54) ЕМКОСТНЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ (57) Использование: изобретение относится . к области измерительной техники, в частно. сти к емкостным датчикам давления и может . быть использовано при измерении давления жидких и газообразных сред. Цель—.. Ы 1818559 А1 увеличение чувствительности датчика давления. Сущность изобретения; емкостный датчик давления содержит цилиндрический корпус 1, на котором выполнен срез 2 с расположенными на его недеформируемых участках электродом 3 рабочего конденсатора и электродом 4 опорного конденсатора.. Параллельно и вблизи среза расположена пластина 5, которая имеет два

П-образных выреза, образующих центральную часть, жестко соединенную с центром среза корпуса в точке 7 и подвешенной к ней на двух торсионах рамки, составляющей периферийную часть пластины и разделенную перемычками 10 малой жесткости на две неравные части. На большей части, имеющей возможность перемещаться, размещается электрод рабочего конденсатора 12, а на меньшей части, скрепленной с недеформируемой частью среза корпуса, размещен электрод 14 опорного конденсатора. Пластина 5 со стороны опорного конденсатора жестко прикреплена к корпусу 1, 2 ил, 1818559

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности, к емкостным датчикам давления жидких и газообразных сред и может быть использовано в различных отраслях промышленности для измерения давления непосредственно в трубопроводах, Изобретение направлено на увеличение чувствительности емкостного датчика давления.

Согласно изобретению в емкостном датчике давления, содержащим цилиндрический корпус в виде отрезка трубы со срезом вдоль оси симметрии, образующим утоньшение стенки трубы, и пластину, установленную с зазором относительно поверхности среза, пластина выполнена с двумя

П-образными вырезами, образующими центральную часть пластины, жестко соединенную с центром среза трубы, и соединенную с ней периферийную часть в виде рамки, разделенной перемычками малой жесткости на две неравные части, на большей из которых размещен введенный электрод рабочего конденсатора, а на меньшей, скрепленной по контуру с недеформируемой частью среза трубы, размещен введенный электрод опорного конденсатора, при этом на недеформируемых участках среза трубы размещены введенные ответные изолированные электроды рабочего и опорного конденсаторов. При этом осуществляется функция преобразования вида: где К вЂ” конструктивный параметр;

С вЂ” емкость опорного конденсатора;

C» — емкость рабочего конденсатора.

Начальные значения емкостей Со и С» равны между собой,а затем при изменении положения подвижной части мембраны емкость рабоче о конденсатора остается постоянной.

Емкость опорного конденсатора определяется из выражения: где e — диэлектрическая проницаемость межэлектродной среды;

F< — площадь электрода опорного конденсатора; до — толщина слоя диэлектрика между электродами опорного конденсатора.

Поскольку при воздействии давления центральная часть пластины перемещается параллельно поверхности среза, то значение рабочей емкости определится из выражения

Fx x+ Clb

Е Ер где ао — прогиб центра среза корпуса; д» вЂ” начальный зазор рабочего конденсатора; ео — диэлектрическая проницаемость воздуха, При Fo = F» и до = д» функция преобразования имеет вид и является линейной относительно прогиба в,, что повышает точность измерения.

Точность измерения повышается также и за. счет уменьшения температурной составляющей погрешности, так как при воздействии повышенной температуры зазоры между электродами опорного и рабочего конденсаторов будут меняться одинаково.

Значения рабочей и опорной емкостей,. повышаются также с увеличением диэлектрической проницаемости е и уменьшением толщины слоя диэлектрика д. Кроме того емкости можно увеличить за счет площади

F»,0, т.к. конструкция позволяет цилиндрический корпус заменить корпусом в форме;: параллелепипеда.

Чувствительность S емкостного датчика давления, определяемая как отношение изменения выходной величины. к соответствующему изменению входной величины, равна:

S= — =К— ом <о х и также повышается с увеличением диэлектрической проницаемости е и уменьшением зазора д.

На фиг.1 представлено поперечное сечение емкостного датчика давления; на

5О фиг,2 — то же. вид сверху.

Емкостной датчик содержит цилиндрический корпус 1, на котором выполнен срез

2 с расположенными на его недеформируемых участках электродом 3 рабочего конденсатора и алек-,родом 4 опорного конденсатора. Параллельно и вблизи среза расположена пластина 5, которая имеет два

П-образных выреза, образующих центральную часть пластины 6, жестко соединенную

1818559

Формула изобретения

Составитель Д.Лебедев

Техред М.Моргентал Корректор M.Êóëü

Редактор Н.Коляда

Заказ 1935 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 с центром среза корпуса в точке 7 и подвешенной к ней на двух торсионах 8 рамки 9, составляющей периферийную часть пластины и разделенную перемычками малой жесткости 1, на две неравные части. На большей части 11, имеющей возможность перемещаться, размещается электрод рабочего конденсатора 12, а на меньшей части

13, скрепленной с недеформируемой частью среза корпуса, размещен электрод 14 опорного конденсатора, пластина 5 со стороны опорного конденсатора жестко прикреплена также к корпусу 1 в точках 15.

Емкостной датчик давления работает следующим образом. В полость датчика подается давление Р, под действием которого происходит деформация утоньшенной части среза корпуса, а так как центральная часть пластины жестко связана с центром среза, то и она будет перемещаться, а вместе с ней и периферийная часть пластины с рабочим электродом. Изменяется расстояние между электродами рабочего конденсатора, а также его емкость и, соответственно, выходной сигнал.

Емкостный датчик давления, содержащий цилиндрический корпус в виде отрезка

5 трубы со срезом вдоль оси симметрии, образующим утоньшение стенки трубы, и пластину, установленную с зазором относительно поверхности среза, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения чувстви10 тельности, в нем пластина выполнена с двумя П-образными вырезами, образующими центральную часть пластины, жестко соединенную с центром среза трубы, и соединенную с ней периферийную часть в виде

15 рамки. разделенной перемычками малой жесткости на две неравные части, на большей из которой размещен введенный электрод рабочего конденсатора, а на меньшей,. скрепленной по контуру с недеформируе20 мой частью среза трубы, размещен введенный электрод опорного конденсатора, при этом на недеформируемых участках среза трубы размещены введенные ответные изо-. лированные электроды рабочего и опорного

25 конденсаторов.