Жидкостный манометр

 

Изобретение относится к области средств измерения давления и может быть применено для измерения малых изменений давления в условиях температурных возмущений. Сущность: манометр содержит U-образную трубку с оптически прозрачными крышками, заполненную жидкостью, отсчетное устройство в виде лазерного интерферометра, образованного лазером, полупрозрачным зеркалом, глухим зеркалом, фотоприемником и блоком обработки сигнала. Зеркала установлены на продолжении осей колен U-образной трубки под углом 45° к оси лазера. Технический результат: повышение точности измерения в условиях температурных измерений. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области средств измерения давления и может быть применено для измерения малых изменений давления в условиях температурных возмущений, например в изделиях ракетно-космической техники.

Известен жидкостный манометр, включающий U-образную трубку, заполненную жидкостью, например, ртутью, концы которой соединены с источниками давления. Величина перепада давления оценивается по разности высот столбов жидкости в коленах U-образной трубки с помощью отсчетного устройства (см. авт. св. СССР №277331 от 22.07.70)

Недостаток известного манометра состоит в низкой точности измерений малых давлений (доли мм рт. столба), что объясняется наличием мениска у жидкости, заполняющей трубку.

Известен также жидкостный манометр (авт. св. №1840362), содержащий U-образную трубку, заполненную жидкостью, сообщающуюся с емкостью, давление в которой измеряется, одно из колен которой закрыто плоской прозрачной крышкой, и отсчетный интерферометр, размещенный над коленом, закрытым крышкой, соосно с ним. Интерферометр образован лазером, полупрозрачным зеркалом, установленным под углом 45° над коленом трубки, глухим зеркалом, установленным на продолжении оси лазера под углом 90°, и фотоприемником, размещенным над полупрозрачным зеркалом, к выходу которого подключен счетчик (блок обработки сигнала) и индикатор.

Недостаток известного манометра состоит в зависимости точности измерений от температуры жидкости в U-образной трубке. При разогреве жидкости происходит увеличение ее объема, что сопровождается показаниями отсчетного интерферометра, эквивалентными изменению давления.

Целью предлагаемого изобретения является повышение точности измерений в условиях температурных возмущений.

Указанная цель достигается путем введения во второе плечо интерферометра второго колена U-образной трубки, также закрытого герметичной прозрачной крышкой.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена схема предлагаемого манометра.

Предлагаемый манометр содержит U-образную трубку, заполненную жидкостью 2. Торцы трубки закрыты плоскими герметичными прозрачными крышками 3 и 4. У колен трубки имеются отверстия 5 и 6 для соединения с источниками давления. Над коленами трубки на продолжении их осей установлены зеркала - одно 7 глухое и второе 8 полупрозрачное. Зеркала установлены под углом 45° к осям на одной прямой, перпендикулярной оси, на продолжении которой установлен лазер 9. Над коленом, ближайшим к лазеру, на продолжении оси колена трубки 1 за полупрозрачным зеркалом 8 установлен фотоприемник 10, соединенный с блоком обработки сигнала 11, к выходу которого подключен блок индикации 12.

Работает предлагаемый манометр следующим образом.

К отверстиям 5 и 6 U-образной трубки подключаются источники сравниваемых давлений p₁ и p₂ (совершенно очевидно, что одно колено может быть выполнено глухим и вакуумировано. В этом случае роль давления p₂ будет играть вес жидкости). Под воздействием давления изменяется взаимное положение уровней жидкости в коленах трубки. Луч света от лазера 9 отражается от поверхностей жидкости в коленах трубки и посредством зеркал 7 и 8 сводится на фотоприемник 10, регистрирующий перемещение интерференционных полос. Поскольку поверхности жидкости движутся в коленах трубки в противоположных направлениях, скорость движения интерференционных полос окажется в 2 раза выше, чем в прототипе. Это перемещение преобразуется фотоприемником 10 в электрический сигнал, поступающий в блок 11, где подсчитывается число импульсов и преобразуется в форму, удобную для воспроизведения, например в двоичный код, подаваемый в блок индикации 12, шкала которого воспроизводит результат измерений в единицах давления.

Увеличение или уменьшение объема жидкости при колебаниях температуры приводит к согласованному движению поверхности жидкости в одном направлении в обоих коленах трубки и не отражается на положении интерференционных полос (при малых различиях в p₁, и p₂, при большом перепаде p₁ и p₂ смещение полос происходит, но меньшее, чем в прототипе) и не регистрируется фотоприемником 10, чем и достигается поставленная цель. Ожидается, что точность предлагаемого манометра будет выше, чем у прототипа (в условиях температурных возмущений), примерно на порядок.

Формула изобретения

Жидкостный манометр, содержащий U-образную трубку, заполненную жидкостью, отсчетное устройство в виде лазерного интерферометра, образованного лазером, полупрозрачным зеркалом, глухим зеркалом, блоком обработки сигнала и фотоприемником, установленным на продолжении оси одного из колен U-образной трубки, торец которого герметично закрыт плоской оптически прозрачной крышкой, и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения в условиях температурных возмущений, он снабжен второй плоской оптически прозрачной крышкой, герметично закрывающей торец второго колена U-образной трубки, на продолжении оси которого установлено глухое зеркало, интерферометра, расположенное под углом 45° к оси лазера.

РИСУНКИ