Жидкостный манометр

 

Изобретение относится к области средств измерения давления и может быть использовано для измерения малых перепадов давления в условиях температурных возмущений. Сущность: манометр содержит U-образную трубку с прозрачными крышками, отсчетное устройство в виде лазерного интерферометра, образованного лазером, полупрозрачными зеркалами, глухим зеркалом, фотоприемниками и блоками обработки сигнала. При этом полупрозрачные зеркала установлены на продолжении осей U-образной трубки. Кроме того, манометр содержит индикатор и блок суммирования кодов, входы которого соединены с выходами блоков обработки сигналов, а выход с индикатором. Технический результат: повышение точности измерения в условиях температурных возмущений. 1 з.п. ф-лы, 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 22.07.1970).

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

Известен также жидкостный манометр (см. решение о выдаче авторского свидетельства по заявке №1840362/18-10), 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 введением в известный манометр второго интерферометра, включающего комплект приборов, аналогичный комплекту приборов первого интерферометра и блока суммирования кодов, подключенного к выходам счетчиков, входящих в состав интерферометров, к выходу которого подключен индикатор.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг.1.

В состав предлагаемого манометра входит U-образная трубка 1, заполненная жидкостью 2. Трубка имеет два отверстия 3 и 4 для соединения манометра с источниками давления p₁ и p₂. Торцы колен U-образной трубки закрыты прозрачными плоскими герметичными крышками 5 и 6. Над торцами колен трубки под углами 45° установлены полупрозрачные зеркала 7 и 8. На оси, проходящей через зеркала 7 и 8, с одной стороны зеркал размещен лазер 9, а с другой - глухое зеркало 10. Между зеркалами 7 и 8 для устранения взаимных помех между каналами можно установить поглощающий фильтр (на схеме не показан). Над зеркалами 7 и 8 установлены фотоприемники 11 и 12, выходы которых через счетчики 13 и 14 соединены со входами блока 15 суммирования кодов, выход которого подключен к индикатору 16.

Работает предлагаемый манометр следующим образом.

Пусть давления p₁≈p₂. В этом случае уровни жидкости 2 в коленах трубки 1 совпадают по высоте. Лазерный луч, направленный в колене трубки 1 зеркалами 7 и 8, отразится от поверхности жидкости и поступит на фотоприемники 11 и 12. Кроме того, тот же луч отразится от зеркала 10 и также поступит на те же фотоприемники. В результате на фотоприемниках 11 и 12 создается интерференционная картина. При нарушенном равенстве давлений уровень жидкости в одном из колен трубки понизится, а в другом - повысится. Интерференционная картина на фотоприемниках 11 и 12 придет в движение. Счетчики 13 и 14 отсчитают число сместившихся полос картины и сформируют двоичные коды смещений. Эти коды поступят на вход блока 15 суммирования кодов, где смещения просуммируются и дадут отсчет разности уровней. При этом в блоке 15 разнополярные смещения суммируются, а однополярные - вычитаются. По этой причине согласованное повышение или понижение уровня жидкости в коленах трубки, вызванное температурными возмущениями, даст нулевой суммарный отсчет при p₁≈p₂. По мере увеличения разности давлений в этом отсчете появится ошибка, обусловленная большей массой жидкости в одном из колен, удельный вес которой из-за изменения начальной температуры будет отличаться от исходного. Эта ошибка будет меньше, чем ошибка в объекте-прототипе вплоть до того момента, пока в одном из колен не останется жидкости (что нереально).

Таким образом, предлагаемый манометр при работе в режиме дифференциального манометра и p₁≈p₂ практически не будет иметь ошибок обусловленных температурными возмущениями. По мере увеличения разности давлений появится температурная ошибка, которая будет возрастать по мере возрастания величины разности, оставаясь в то же время меньше ошибки объекта-прототипа, чем и достигается поставленная цель изобретения.

Формула изобретения

1. 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, в нем отсчетное устройство снабжено вторым полупрозрачным зеркалом, установленным на продолжении оси второго колена U-образной трубки под углом 45° к этой оси, последовательно соединенными вторым фотоприемником, расположенным на продолжении оси второго колена U-образной трубки, и вторым блоком обработки сигнала, а также блоком суммирования кодов, входы которого соединены с выходами блоков обработки сигнала, а выход - с индикатором.

2. Жидкостный манометр по п.1, отличающийся тем, что он снабжен второй плоской оптически прозрачной крышкой, герметично закрывающей торец второго колена U-образной трубки.

РИСУНКИ