Способ динамической градуировки датчиков давления



Способ динамической градуировки датчиков давления

 


Владельцы патента RU 2480725:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт прикладных проблем" (ФГУП "ГосНИИПП") (RU)

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к способам градуировки и испытаний датчиков давления путем воздействия на них столба жидкости. Сущность: градуировку низкочувствительного датчика осуществляют поэтапно с использованием эталонного высокочувствительного датчика. При этом камеру с жидкостью и помещенным в нее эталонным высокочувствительным датчиком давления сбрасывают на подстилающую поверхность с заданной жесткостью. Амплитуду давления удара определяют по установленной зависимости через калиброванный (образцовый) скачок гидростатического давления. Затем, не меняя высоты сброса камеры, определяют датчик с наименьшей чувствительностью, который может быть отградуирован предлагаемым способом с приемлемой точностью. Увеличивая высоту сброса и жесткость подстилающей поверхности, за несколько циклов осуществляют его градуировку. Технический результат: расширение метрологических возможностей способа в область более высоких давлений и повышение точности измерений 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к способам градуировки и испытаний датчиков давления.

Градуировка датчиков давления проводится с целью установления зависимости выходного сигнала от воздействующего на него давления.

Существует достаточно большое количество способов динамической градуировки датчиков давления.

Известен способ и устройство для калибровки датчиков давления путем воздействия скачка давления, возникающего в момент открытия золотникового устройства, соединяющего между собой две камеры, одна из которых больше другой и имеет отличное давление от первой (авторское свидетельство СССР №158125). Недостатком данного способа является то, что он позволяет калибровать только низкочастотные датчики.

Также известен способ динамической градуировки датчиков давления путем снятия груза с плавающего поршня (авторское свидетельство СССР №305378). Однако этот способ не обеспечивает высокой точности градуировки.

Известен способ динамической градуировки датчиков давления путем создания скачка давления, состоящий в том, что газонепроницаемую камеру перегораживают диафрагмой на две части. В одну часть помещают испытуемый датчик давления и создают в ней избыточное давление относительно другой части камеры, а скачкообразное изменение давления получают путем разрушения диафрагмы (авторское свидетельство СССР №637751).

Существенным недостатком данного способа градуировки является то, что он пригоден только для градуировки датчиков давления, работающих в газообразной среде. При динамической градуировке датчиков давления жидкости указанным способом не учитывается влияние присоединенной массы жидкости на частоту собственных колебаний чувствительного элемента датчика, что снижает точность градуировки.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является способ динамической градуировки датчиков давления путем воздействия на датчик гидростатическим давлением столба жидкости с последующим скачкообразны изменением давления (авторское свидетельство СССР №638859).

Суть данного способа состоит в том, что датчик давления помещают в вертикальный сосуд (камеру), подвешенный или установленный на опоре, и нагружают, заливая водой на необходимую глубину. Начальное погружение датчика давления в воду определяет величину амплитуды испытательного давления. Скачкообразное изменение давления получают резким устранением опоры (подвеса) камеры с жидкостью. В результате чего камера, вместе с помещенным в него датчиком давления, под действием силы тяжести начинает двигаться с ускорением свободного падения, что приводит к скачкообразному уменьшению давления на ее стенки и датчик.

К недостаткам способа следует отнести малую амплитуду скачка давления. Она определяется высотой столба жидкости и, следовательно, ограничена высотой камеры. Так, для получения скачка давления амплитудой ~105 Па (1 бар) необходимо иметь столб жидкости высотой 10 м, что на практике выполнить достаточно сложно.

Устранить указанный недостаток призван заявляемый способ динамической градуировки датчиков давления.

Целью изобретения является расширение метрологических возможностей способа в область более высоких давлений и повышение точности измерений.

Из теории измерений известно, что практически любой чувствительный элемент измерительного прибора (преобразователя) имеет рабочий диапазон. Снизу рабочий диапазон ограничен пределом чувствительности, сверху - конструктивными характеристиками. За пределами рабочего диапазона существенно увеличивается погрешность измерений, что и определяет законность и обоснованность полученных параметров.

Нижнему пределу чувствительности соответствует «погрешность нуля» (Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. - 2-е изд., пераб. и доп. - Л.: Энергоатомиздат, 1991, с.12-20), связанная с явлением околонулевого люфта.

Поэтому для низкочувствительных датчиков, предназначенных для измерения достаточно больших давлений (более 108 Па), даже столб жидкости высотой 100 м не позволяет нагрузить датчик давлением рабочего диапазона.

Поставленная цель достигается тем, что градуировка низкочувствительного датчика осуществляется поэтапно с использованием более высокочувствительного датчика. Циклограмма процесса градуировки представлена на рисунке.

На первом этапе осуществляют:

- регистрацию высокочувствительным датчиком импульса малой амплитуды U, который выступает в роли эталонного и формируется в момент начала свободного падения сосуда с жидкостью и импульса большой амплитуды U1, который возникает за счет резкого торможения жидкости в момент соударения сосуда с подстилающей поверхностью (см. 1-й этап на циклограмме);

- сопоставление амплитудных значений сигналов, полученных от датчика давления, возникающих в фазе разгрузки U (в момент свободного падения) и в фазе сжатия U1 (при падении на опоры), и расчет амплитуды давления в фазе сжатия P1 по формуле:

где Р - амплитуда давления в фазе разгрузки, равная гидростатическому давлению столба жидкости.

При падении камеры с датчиком на достаточно жесткую поверхность возникает динамическое давление удара, превосходящее скачок давления разгрузки, возникающий в момент сбрасывания камеры с высоты. Амплитуда давления удара определяется по установленной зависимости через калиброванный (образцовый) скачок гидростатического давления. Для случая линейной зависимости чувствительности датчика в пределах рабочего диапазона давление удара рассчитывается по формуле (1).

На следующем этапе определяют датчик с наименьшей чувствительностью, который может быть отградуирован предлагаемым способом с приемлемой точностью, и осуществляют его градуировку. Для этого, не меняя высоты сброса и жесткости подстилающей поверхности (сохраняя на каждом этапе неизменным давление, воздействующее на датчик, P12…=Рn-const), измеряют амплитуды сигналов в фазе сжатия датчиками с все уменьшающейся чувствительностью до тех пор, пока амплитуда сигнала в фазе сжатия для n-го датчика Un не станет соизмеримой с амплитудой сигнала в фазе разгрузки U для первого самого чувствительного датчика. Последнее условие вызвано необходимостью обеспечения заданной точности измерений.

Далее, увеличивая высоту сброса и жесткость подстилающей поверхности (т.е., увеличивая величину воздействующего на датчик давления), за несколько циклов градуируют n-й датчик в его рабочем диапазоне, при этом в качестве эталонного используют сигнал Un и соответствующий ему импульс давления Рn=P1.

Амплитуду импульса давления, получаемого в каждом цикле градуировки n-го датчика, рассчитывают по формуле:

где к - номер цикла градуировки n-го датчика.

Количество циклов градуировки датчика определяют исходя из величины его рабочего диапазона и необходимой точности построения градуировочной кривой.

Практическая проверка способа показала, что при сбросе камеры в идентичных условиях наблюдается некоторый разброс в величинах динамического давления удара. Для исключения неопределенности давления удара на этапе отбора датчика с наименьшей чувствительностью достаточно в камере с жидкостью размещать сразу два датчика, образцовый и калибруемый, которые при сбросе будут измерять одно и то же давление.

Реализация способа осуществлена в лабораторных условиях и позволила провести градуировку датчиков давления с верхней границей рабочего диапазона 108 Па, используя камеру с высотой жидкости 1,2 м.

1. Способ динамической градуировки датчика давления, помещенного в камеру с жидкостью, скачкообразным изменением гидростатического давления путем сбрасывания камеры с высоты и последующим определением чувствительности датчика, отличающийся тем, что камеру с жидкостью и помещенным в нее эталонным высокочувствительным датчиком давления сбрасывают на подстилающую поверхность с заданной жесткостью, регистрируют амплитудные значения сигналов, полученные от датчика давления в фазе разгрузки U (в момент свободного падения) и в фазе сжатия U1 (при падении на подстилающую поверхность), по установленной зависимости через калиброванный (образцовый) скачок гидростатического давления рассчитывают амплитуду давления в фазе сжатия P1, не меняя высоты сброса и жесткости подстилающей поверхности измеряют амплитуды сигналов в фазе сжатия датчиками с все уменьшающейся чувствительностью до тех пор, пока амплитуда сигнала в фазе сжатия для n-го датчика Un не станет соизмеримой с амплитудой сигнала в фазе разгрузки U для эталонного датчика, увеличивая высоту сброса и жесткость подстилающей поверхности за несколько циклов градуируют n-й датчик в его рабочем диапазоне, при этом в качестве эталонного используют сигнал Un и соответствующий ему импульс давления Pn=P1.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что эталонный высокочувствительный и низкочувствительный датчики размещают в камере одновременно.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии изготовления тензорезисторных датчиков давления на основе тонкопленочных нано- и микроэлектромеханических систем. .

Изобретение относится к области техники измерения импульсных давлений и может найти широкое применение для калибровки различного типа датчиков импульсного давления, а также для проверки и установления их работоспособности.

Изобретение относится к калибровке датчиков в системе, содержащей множество датчиков, которые расположены с возможностью действия на них одной и той же нагрузки. .

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в приборостроении при разработке и изготовлении современных датчиков давления.

Изобретение относится к приборостроению, в частности к устройствам динамической тарировки датчиков давления, которые используются при исследовании быстропротекающих процессов, например, в технологии магнитно-импульсной и электрогидравлической обработки материалов.

Изобретение относится к приборостроению, в частности к устройствам, создающим давление газа, и может быть использовано в метрологических целях для проведения калибровки или поверки средств контроля и измерения давления методом сличения.

Изобретение относится к приборостроению, а именно к производству стрелочных приборов, и применяется для индивидуальной градуировки шкал манометров. .

Изобретение относится к контрольно-измерительной аппаратуре и используется в составе поверочной установки для метрологической аттестации измерителей артериального давления и частоты сердечных сокращений.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения статических и динамических характеристик газодинамических объектов, например, аэрометрических преобразователей, приемников воздушных давлений, преобразователей давлений, расходов (скоростей), воздухозаборников, газовоздушных трактов авиационного двигателя и др.

Изобретение относится к калибровочному оборудованию, предназначенному для оперативной поверки средств измерения давления и их калибровки

Группа изобретений относится к метрологическому оборудованию обеспечения приборов и может применяться для автоматизации процедуры калибровки и поверки приборов, а также для точного поддержания давления в небольшой емкости. Техническим результатом является упрощение средств задания давления при сохранении высокой стабильности регулирования и низком расходе рабочей среды. Способ задания давления в контролируемом объеме, заключаются в том, что задают «грубо» установленное значение давления в контролируемом объеме. Периодически измеряют в нем давление и, при отклонении его величины от заданной, вычисляют количество сжатого газа, которое необходимо ввести в контролируемом объеме или удалить из него. Подают или удаляют необходимое количество газа, которое затем «прецизионно» поддерживают для того, чтобы обеспечить его в контролируемом объеме. «Прецизионное» регулирование величины давления в контролируемом объеме производят, меняя сопротивление трубопроводной магистрали в схеме регулирования при задании избыточного давления от минимального значения и до максимального значения, прекращая поступление газа, с последующим поддержанием заданного давления в контролируемом объеме путем кратковременного открытия впускного клапана для подачи газа или выпускного клапана для отвода газа из рабочей емкости. При задании разрежения давления - от минимального сопротивления и до максимального значения сопротивления выключением всех клапанов элементов регулирования расхода и затем выпускного клапана, прекращая отвод газа из рабочей емкости. Дальнейшее поддержание заданного разрежения в контролируемом объеме с требуемой дискретностью производят путем кратковременного открытия впускного клапана для подачи газа или выпускного клапана для отвода газа из рабочей емкости. Установка для задания давления в контролируемом объеме содержит источники высокого и низкого давления и входную группу соответственно из впускного и выпускного клапанов со схемой регулирования. Схема регулирования включает в себя входную группу клапанов, трубопроводную магистраль для прохождения газа и последовательно соединенные между собой элементы регулирования расхода, а также рабочую емкость. Входная группа клапанов состоит из параллельно соединенных впускного и выпускного клапанов, подключенных в одной точке к первому из n элементов регулирования расхода. Источники давления связаны с входными вентилями через фильтры защиты системы регулирования от возможных загрязнений. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к калибровочному оборудованию, в частности к устройствам создания гидравлического давления, предназначенным для оперативной поверки средств измерения давления и их калибровки. Устройство содержит резервуар для рабочей жидкости, насос ручной гидравлический, камеру плавной регулировки, клапан сброса давления и выходной штуцер. Все эти узлы устройства закреплены на корпусе и установлены на подставке. Подача рабочей жидкости из резервуара в измерительную магистраль производится ручным гидравлическим насосом, при этом происходит повышение давления, дальнейший подъем давления осуществляется с помощью камеры плавной регулировки путем уменьшения ее объема и повышения тем самым давления в измерительной магистрали до максимального значения. Снижение давления с максимального значения производится камерой плавной регулировки путем увеличения ее объема, а сброс давления до атмосферного производится клапаном сброса давления. Технический результат заключается в упрощении конструкции, обеспечении удобства использования устройства и проведения его обслуживания, а также снижения массогабаритных характеристик устройства. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано при тарировке измерительных приборов, в т.ч. малого дифференциального давления, в частности измерительные манометры и измерительные преобразователи давления. Сущность заявляемого изобретения состоит в новом конструктивном исполнении задатчика давления в виде U-образного прозрачного гибкого трубопровода, заполненного жидкостью высотой не менее 1 метра, одна сторона которого закреплена стационарно и соединена с камерой статического давления, вторая имеет открытый в атмосферу конец и закреплена на механизме перемещения, обеспечивающем ее возвратно-поступательное перемещение в вертикальном направлении. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к медицинской технике. Устройство для проверки работоспособности тонометров содержит тонкостенный цилиндр (1), имеющий диаметр, близкий к диаметру руки человека. Цилиндр (1) изготовлен из пружинной стали и имеет сквозной разрез вдоль боковой поверхности (2), параллельно оси цилиндра. Внутри цилиндра (1) с каждой стороны разреза установлены два угловых кронштейна (3, 4). Одна сторона каждого кронштейна прикреплена к внутренней поверхности стенки цилиндра (1), на другой стороне одного кронштейна (4) закреплен постоянный магнит (8), а на другой стороне второго кронштейна (3) закреплены три геркона (5-7), которые электрически соединены с логическим устройством (12) и тремя светоиндикаторами (9-11), установленными на плате (19). Установленный на плате (19) электромагнит (13) состоит из катушки с сердечником (14), упругой стальной пластины (15), выполненной с возможностью периодического притягивания к магнитопроводящей стойке с полукруглым пазом (16), и магнитопроводящего основания (17). Катушка (14) электрически соединена с установленным на плате (19) блоком питания (18) электромагнита (13), а логическое устройство (12) выполнено с возможностью управления работой светоиндикаторов (9-11) и блока питания (18) электромагнита (13). Применение изобретения позволит осуществлять проверку работоспособности автоматических тонометров. 2 ил.

Настоящее изобретение относится к прикладной метрологии и может быть использовано для экспериментальной отработки конструкций волоконно-оптических датчиков давления для ракетно-космической и авиационной техники. На центр мембраны нанесена метка. Датчик закреплен в отверстии массивного основания, перпендикулярно поверхности которого установлена стойка с неподвижно закрепленной державкой, состоящей из нижней части и верхней части, соединенных между собой неподвижно. В верхней части державки крепится неподвижно индикатор часового типа таким образом, чтобы его продольная ось совпадала с продольной осью исследуемого датчика и центром мембраны. В основании находится отверстие для крепления устройства подачи давления, причем отверстия для крепления датчика и устройства подачи давления соединены между собой сквозным отверстием. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения прогиба мембраны и снижение погрешности датчика давления. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к калибровке датчиков импульсного давления методом создания импульсного давления в гидравлической камере. Устройство для калибровки датчиков импульсного давления содержит основание, на котором горизонтально закреплен подвижный подпор, на его торце установлена камера высокого давления с подсоединенными калибруемым и контрольным датчиками. Маятниковое ударное устройство выполнено со сменным ударником, оборудованным сменным бойком, выполненным из материала с различной твердостью. Горизонтальные оси камеры высокого давления, ударника и бойка при ударе совпадают. Техническим результатом изобретения является повышение точности калибровки датчиков импульсного давления, расширение диапазона создаваемых импульсов давления, упрощение конструкции. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области измерения давления, а именно к поверке и калибровке датчиков порового давления. Техническим результатом изобретения является повышение точности проверки, а так же уменьшение времени проверки. Устройство для тарирования датчиков давления включает герметичный бак с жидкостью, устройство для создания давления, приемное и вычислительное устройство. Герметичный бак имеет горизонтальный патрубок с гнездом для закрепления испытуемого прибора, которое, в свою очередь, имеет резьбовое соединение и закрыто уплотнительной шайбой, в которую непосредственно вставляется испытуемый прибор. Бак также снабжен прибором для визуального контроля давления подаваемого на тестируемый прибор. В верхней крышке герметичного бака располагается отверстие для залива жидкости, имеющее резьбовое соединение и закрываемое пробкой, снабженной уплотнительной прокладкой и клапаном ниппельного типа со штуцером. Источник сжатого воздуха также имеет прибор для визуального контроля давления. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Заявленное изобретение относится к области приборостроения, в частности к способам градуировки датчиков давления. Заявленный способ градуировки датчиков давления воздушной ударной волны включает воздействие на датчик градуировочной воздушной ударной волны (ВУВ), образованной подрывом заряда взрывчатого вещества, измерение амплитуд выходного сигнала датчика, определение избыточного давления во фронте градуировочной ВУВ и расчет коэффициента преобразования датчика, при этом непосредственно за градуируемым датчиком давления, на расстоянии, соизмеримом с продольным размером его чувствительного элемента, устанавливают ориентированную нормально на центр взрыва плоскую жесткую преграду, а избыточное давление во фронте падающей градуировочной ВУВ определяют через отношение амплитуд U2 и U1 зарегистрированного датчиком сигнала отраженной от преграды и падающей волн из соотношения: где p0 - атмосферное давление. Технический результат заключается в повышении точности градуировки датчиков давления ВУВ. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для поверки и калибровки датчиков давлений. Стенд для поверки и калибровки датчиков давления содержит коллектор для подключения образцового и поверяемых датчиков давления, устройство для создания давления, соединенное пневматической магистралью с коллектором, и измеритель-калибратор давления, включающий вычислительно-управляющее устройство, блок индикации и блок печати. Коллектор дополнительно содержит запорную арматуру, установленную перед каждым датчиком давления. Измеритель-калибратор давления дополнительно содержит блок высокоточного преобразования унифицированных токовых выходных сигналов в универсальный интерфейс передачи данных и блок преобразования цифрового сигнала в универсальный интерфейс передачи данных, соединенные с вычислительно-управляющим устройством. Поверяемые датчики давления подключены к блоку высокоточного преобразования унифицированных токовых выходных сигналов в универсальный интерфейс передачи данных, а образцовый датчик подключен к блоку преобразования цифрового сигнала в универсальный интерфейс передачи данных. Техническим результатом изобретения является расширение технических возможностей, конструктивная простота, удобство эксплуатации. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх