Устройство для измерения давления



Устройство для измерения давления

 


Владельцы патента RU 2521275:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах управления технологическими процессами. Техническим результатом изобретения является упрощение процесса измерения информативного параметра. Устройство для измерения давления содержит генератор электромагнитных колебаний, соединенный выходом с элементом ввода электромагнитных колебаний, элемент вывода электромагнитных колебаний, подключенный ко входу детектора. В устройство введены усилитель и измеритель интенсивности. Чувствительный элемент выполнен в виде неподвижной металлической пластины и деформирующейся металлической пластины, разнесенных друг от друга на некотором расстоянии. 1ил.

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами.

Известен манометр, в котором изменение давления преобразуется в напряжение (см. А.Г. Гарганеев «Технические средства автоматики и управления», Томск, ТУ СУР, 2007 г., стр.211). Этот манометр содержит пружину Бурдона, расположенную на держателе. Свободный конец пружины связан с сердечником трансформаторного преобразователя. При изменении давления p сердечник перемещается, изменяя взаимоиндуктивность первичной и вторичной обмоток. В результате выходное напряжение преобразователя пропорционально измеряемому давлению.

Недостатком этого известного манометра является низкая точность, связанная с потерями в сердечнике трансформаторного преобразователя.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является принятый автором за прототип резонансный измеритель давления (В.А. Викторов, Б.В. Лункин, А.С.Совлуков. Радиоволновые измерения параметров технологических параметров. М.: Энергоатомиздат, 1989, стр.118). Согласно этому устройству под воздействием давления на тонкую диафрагму, изготовленную из нержавеющей стали и служащую одной из торцевых стенок цилиндрического сверхвысокочастотного резонатора, изменяется длина полости резонатора и за счет этого резонансная частота цилиндрического резонатора становиться зависимой от длины полости. В результате об изменении давления можно судить по изменению резонансной частоты резонатора.

Недостатком этого бесконтактного измерителя давления следует считать сложность процедуры измерения резонансной частоты резонатора.

Техническим результатом заявляемого решения является упрощение процедуры измерения информативного параметра.

Технический результат достигается тем, что в устройство для измерения давления, содержащее генератор электромагнитных колебаний, соединенный выходом с элементом ввода электромагнитных колебаний, элемент вывода электромагнитных колебаний, подключенный ко входу детектора, введены усилитель и измеритель интенсивности, чувствительный элемент выполнен в виде неподвижной металлической пластины и тонкой деформирующейся металлической пластины, разнесенные друг от друга на некотором расстоянии, причем выход детектора через усилитель соединен со входом измерителя интенсивности.

Сущность заявляемого изобретения, характеризуемого совокупностью указанных выше признаков, состоит в том, что изменение интенсивности интерференционной электромагнитной волны, возникающей между неподвижной и деформирующейся металлическими пластинами, дает возможность измерить величину давления при его изменении.

Наличие в заявляемом устройстве совокупности перечисленных существующих признаков позволяет решить поставленную задачу измерения давления на основе использования деформации плоской металлической тонкой пластины при воздействии на нее объекта давления с желаемым техническим результатом, т.е. упрошением процедуры измерения информативного параметра.

На чертеже схематично представлено предложенное устройство.

Устройство содержит генератор электромагнитных колебаний 1, неподвижную металлическую пластину 2, элемент ввода электромагнитных колебаний 3, элемент вывода электромагнитных колебаний 4, соединенный со входом детектора 5, усилитель 6, подключенный выходом ко входу измерителя интенсивности 7, и тонкую деформируюшеуюся металлическую пластину 8.

Устройство работает следующим образом. Выходной электромагнитный сигнал генератора электромагнитных колебаний 1 поступает в элемент ввода электромагнитных колебаний 3, закрепленный на поверхности неподвижной металлической пластины 2. После ввода сигнала в пространство между металлическими пластинами 2 и 8 часть этого сигнала направляется в сторону поверхности деформирующейся пластины, обращенной к поверхности неподвижной металлической пластины. В то же время другая часть этого сигнала улавливается элементом вывода электромагнитных колебаний 4, закрепленным на поверхности неподвижной металлической пластины. Согласно данному техническому решению элементы ввода и вывода электромагнитных колебаний разнесены друг от друга на некотором расстоянии и закрепляются в разных сечениях противоположенной поверхности неподвижной металлической пластины, обращенной к поверхности деформирующейся металлической пластины. При этом металлические пластины заключаются, например, в металлический цилиндр.

В предлагаемом устройстве деформация (изгиб направляется в сторону неподвижной металлической пластины) тонкой металлической пластины при воздействии на нее давления используется для его измерения. В силу этого отраженная волна от поверхности тонкой металлической пластины, обращенной к поверхности неподвижной металлической пластины, будет поступать в элемент вывода с некоторым запаздыванием во времени по отношению сигнала, поступающего с элемента ввода в элемент вывода (прямая волна). В результате при наложении этих двух сигналов в элементе вывода (при одновременном их поступлении) образуется интерференционная волна, формирующаяся посредством наложения отраженного от поверхности тонкой металлической пластины сигнала и сигнала, прошедшего от элемента ввода в элемент вывода (прямая волна).

В рассматриваемом случае для интенсивности I данной интерференционной волны можно записать

I = I + 1 I I I 1 2 2 γ cos 2 π / λ ( 2 d 2 l 1 2 l ) 2 ,

где d - расстояние между металлическими пластинами при отсутствии давления (без изгиба тонкой металлической пластины), l2 - расстояние между элементами ввода и вывода электромагнитных колебаний, l1 - длина (глубина) прогиба тонкой металлической пластины, I1 и I2 - соответственно интенсивности отраженной и прямой волн, γ - степень когерентности волн, λ - длина распространяющейся между металлическими пластинами электромагнитной волны. Из вышеприведенного выражения следует, что при постоянных значениях параметров I1, I2, λ, γ, l2, об изменении l1 можно судить по интенсивности I. Отсюда вытекает, что при воздействии давления на тонкую металлическую пластину (наличие изгиба в сторону неподвижной металлической пластины) посредством определения интенсивности интерференционной волны можно измерить величину давления. При этом варьированием параметров d и l2 можно обеспечить относительно минимальное и максимальное значения интенсивности интерференционной волны, соответствующей нулевой или максимальной величинам давления. Так, например, при l2=const разнесение пластин на расстояние d=λ/8+l2/2 может обеспечить минимальное значение интенсивности I, позволяющей судить об отсутствии деформации тонкой металлической пластины, т.е. нулевом давлении.

В этом техническом решении для определения интенсивности I сигнал с элемента вывода электромагнитных волн поступает в детектор 5. После этого продетектированный сигнал с выхода детектора усиливается усилителем 6 и подается на вход измерителя интенсивности (измеритель мощности) 7. В последнем отражается информация о величине давления.

При практической реализации данного технического решения в качестве генератора электромагнитных колебаний может быть использован твердотельный генератор типа ГЛПД-1.

Таким образом, в предлагаемом устройстве, использующем деформирующие свойства тонкой металлической пластины, разнесенной на некотором расстоянии от неподвижной металлической пластины, проведение измерения интенсивности интерференционной волны дает возможность обеспечить упрощение процедуры измерения информативного параметра, связанного с давлением.

Устройство для измерения давления, содержащее генератор электромагнитных колебаний, соединенный выходом с элементом ввода электромагнитных колебаний, элемент вывода электромагнитных колебаний, подключенный ко входу детектора, отличающееся тем, что в него введены усилитель и измеритель интенсивности, чувствительный элемент выполнен в виде неподвижной металлической пластины и деформирующейся металлической пластины, разнесенные друг от друга на некотором расстоянии, причем выход детектора через усилитель соединен со входом измерителя интенсивности.



 

Похожие патенты:

Тензорезисторный датчик давления на основе тонкопленочной нано- и микроэлектромеханической системы. Датчик давления предназначен для использования при воздействии повышенных виброускорений и широкого диапазона нестационарных температур окружающей и измеряемой среды.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано при наблюдениях за гидростатическим давлением жидкости в порах грунта в точках сооружений и основания.

Группа изобретений относится к области внедрения водяного знака в информационные сигналы. Технический результат заключается в упрощении внедрения водяного знака в информационный сигнал и его обнаружении.

Изобретение относится к обработке аудиосигнала. .

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к арматуростроению, и предназначено в качестве устройства запорно-разделительного (клапана) для подключения контрольно-измерительного прибора (манометра).

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для повышения безопасности полетов летательных аппаратов. .

Изобретение относится к системам дистанционного контроля параметров и может быть использовано для сигнализации о падении давления в газонаполненной емкости, например, в шине автомобиля.

Изобретение относится к газовой промышленности в системах транспортного газа для редуцирования давления природного газа на газораспределительных станциях, газораспределительных пунктах, системах подготовки топливного и пускового газа компрессорных газоперекачивающих станций.

Изобретение относится к управлению процессами в жидкостях на химических, целлюлозно-бумажных, пищевых и прочих заводах, перерабатывающих жидкости, с использованием различных типов преобразователей давления.

Изобретение относится к конструктивному выполнению бипланарных емкостных устройств для измерения давления с типовым установочным размером 54 мм и может использоваться в нефтегазовой, химической, пищевой промышленности и т.п. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и прочности конструкции при уменьшении ее габаритов. Конструкция бипланарного емкостного датчика перепада давления состоит из взаимосвязанных электронно-индикаторного блока, мембранного блока и двух плоских присоединительных фланцев, между которыми размещен мембранный блок измерительного преобразователя, содержащий емкостную ячейку цилиндрической формы с измерительной мембраной, размещенной в полости ее корпуса, помещенного рядом с размещенными в корпусах разделительными гофрированными мембранами. Корпуса всех мембран расположены последовательно рядом друг с другом, образуя единый сочлененный мембранный блок цилиндрической формы. Одна из разделительных мембран и емкостная ячейка размещены в общем корпусе, вторая из разделительных мембран размещена с другой стороны емкостной ячейки в отдельном корпусе. Общий корпус имеет с одной из торцевых сторон емкостной ячейки соразмерный с ее диаметром цилиндрический полый выступ для соединения с электронно-измерительным блоком. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения давления и/или температуры жидкости, например, в отопительной системе или в системе охлаждения. Включенное в систему для измерения давления и/или температуры жидкости устройство представляет собой укомплектованную измерительную иглу (1). Игла (1) включает корпус (6) с ниппелем шланга (7) для подсоединения измерительного шланга (5). В корпусе (6) предусмотрены обратный клапан (8), возвратная пружина (13), зонд (10) и пружинящая разрезная шайба (15). Обратный клапан (8) перемещается в полости (20) корпуса (6) вследствие того, что игла (1) смонтирована на измерительном ниппеле (3), и посредством этого открывается сообщение для жидкости через первое отверстие (11) в зонд (10), через зонд (10) и далее через второе отверстие (12) зонда к обратному клапану (8) и его центральной части (21). Обратный клапан (8) в предусмотренном для выполнения измерений положении имеет отверстие (26) для сообщения от зонда (10) через корпус (1) и ниппель шланга (7) и далее через шланг к измерительному прибору. Открытое сообщение закрывается незамедлительно, как только измерение закончено, и измерительная игла (1) удаляется из ниппеля. Изобретение направлено на повышение герметичности устройства за счет предотвращения утечки жидкости. 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

Регулирующий клапан (10) для жидкостных систем, а именно клапан разности давлений или балансировочный клапан с двойной регулировкой, содержит корпус (11) клапана, включающий вход (12) клапана, выход (13) клапана и седло (16) клапана, причем вход и выход клапана могут быть подсоединены, по меньшей мере, к одной трубе жидкостной системы; плунжер (17) клапана, взаимодействующий с седлом (16) клапана, причем, когда плунжер клапана прижат к седлу клапана, клапан закрыт, а когда плунжер клапана поднят с седла клапана, клапан открыт; клапаны (15) контроля давления, подключаемые к корпусу (11) клапана для измерения давления во входе (12) и/или для измерения давления в выходе (13) корпуса клапана, причем клапаны (15) контроля давления соединены с корпусом клапана соединительными штуцерами (14), при этом каждый клапан (15) контроля давления включает первую часть (18), частично вставленную в соответствующий соединительный штуцер корпуса (11) клапана, и вторую часть, которая может быть соединена с первой частью (18) на защелку, соединяющую первую и вторую части соответствующего клапана контроля давления. Конструкция клапана позволяет легко подсоединять клапаны контроля давления к корпусу регулирующего клапана. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к элементу для измерения давления. Элемент для измерения давления содержит поверхность для измерения давления, функционально соединенную с контрольной частью, уплотненный корпус для измерения давления, в котором расположена контрольная часть, в результате чего поверхность для измерения давления поддерживается деформируемой стенкой уплотненного корпуса для измерения давления, которая проходит на расстоянии от контрольной части, и корпус определяет внутреннее пространство (E). Элемент для измерения давления также содержит средство для передачи давления между поверхностью для измерения давления и контрольной частью, содержащее, по существу, несжимаемый материал, который заполняет все внутреннее пространство (E), и средство накопления энергии и средство для обработки давления, определенного контрольной частью, обеспеченные в уплотненном корпусе. Техническим результатом изобретения является повышение точности и надежности измерений давления. 4 н. и 17 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к уплотнительной технике. Узел вынесенного уплотнения для подводных приложений включает в себя верхний корпус, имеющий соединение текучей субстанции для подсоединения вынесенного уплотнения к устройству измерения давления текучей субстанции процесса. Нижний корпус подсоединен к верхнему корпусу и имеет поверхность раздела, которая сконфигурирована для крепления к резервуару давления. Кроме того, нижний корпус имеет вход текучей субстанции процесса. Между верхним и нижним корпусами расположена изоляционная диафрагма. По меньшей мере одно из верхнего корпуса, нижнего корпуса и изоляционной диафрагмы выполнено из материала, пригодного для погружения в морскую воду. Также описана подводная система измерения потока текучей субстанции процесса, которая включает в себя передатчик давления и по меньшей мере один подводный узел вынесенного уплотнения. Изобретение повышает надежность устройства. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх