Датчик давления
ОПИСАНИЕ 355519
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 17.Ч11.1970 (№ 1461697/18-10) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 16.Х.1972. Бюллетень № 31
Дата опубликования описания 03.1.1973
М. Кл. G Oll 9/10
G 01/ 11 00
Комитет по селам изобретений и открытий при Совете Министров
СССР
УДК 531.787.91(088.8) Авторы изобретения
А. И. Жучков, Э. М. Зайцев и А. А. Шошин
Заявитель
ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ
Изобретение опносится к области измери.тельной техники, в частности к датчикам давления с частотным выходным сигналом, и может быть использовано для точного измерения статических и динамических давлений жидкостей и газов в широком температурном диапазоне с частотой измеряемого процесса до 500 гц.
Известны датчики давления с частотным выходным сипналом, содержащие мембрану, соединенную рьвчажной передачей через упругий вьсвод перемещения в корпусе с дифференциальным частотным преобразователем, у которого .мембрана и передаточный рыча г, проходящий через упругий вывод перемещения, совмещены и выпол нены за о дно целое.
Недостатком таких датчиков являет ся зависимость выход ной разности частот от влияния внешних дестабилизирующих факторов (тем перату ры окружатощего давления, времени и т. д.). Кроме того, такие датчики имеют о гранисченное быстродействие, величиiHа которого за висит от электромеханических характеристик дифференциального частотного преобразователя. Применение метода стабилизации суммы частот в таком датчике .повышает стабильность его градуировочной характеристики и одновременно снижает его быстродействие, вследствие инерционности
HGIIîëHèòåëüíîãо элемента, изменяющего силу натяжения струн.
Целью изобретения является Inoвышение быстродействия и точности измерения давления. Это достигается благодаря тому, что передаточный рьичаг выполнен в виде балки, середина которой и один из концов соединены перемычками с мембраной, первая — с ее жестким центром, а второй —,с периферий,ной частью, а .на проти воположньтх сторонах другого конца балки закреплены якори дифференциального преобразователя, снабженного двумя допол нительными обмотками, подключе нными к выходу блока автоматической стабилизации суммы частот.
На фиг. 1 изображен упругий элемент дат15 чика с передаточным рычагом и дифференциальными индуктивными, преобразователями; на фиг. 2 — блок-схема датчика.
У|пругий элемес|т датчика состоит из изготоBJIeHIHbIx как одно целое мембраны 1 и пе20 редато чного рычага 2, выполнен ного в виде балки, один конец которой соединен перемычкой 3 с периферий ной частью мембраны
1, а середина перемычкой 4 — с жестким центром мембраны, На,консольной части ры25 чага 2 закреплены якори 5 дифференциального индуктивного преобразователя б с П-образными маг нитопроводами 7, рабочими об мотками 8 и 9 и подмагничивающисми обмотками 10 и 11.
30 Обмотки 8 и 9 и ндуктивного преобразователя б включены в колебательные контуры
355519 генераторов 12 и И, выходные напряжения с которых поступают на смеситель 14, соедидинанный с фильтром низких ча стот lб и IIOлосовым фильтром lб. После фильтра 15 выделяется раз ность частот Af=f> — f, а после полосового фильтра
lб — сумма частот Zf = / +/, поступающая на вход смесителя 17, второй вход которого соединен с кварцевым генератором 18 с стабилизированной частотой f, . Вырюд смесителя 17 соединен с прео бразо вателем частоты 19. Под действием измеряемого давления мембра на 1 проги бается и перемещает консоль передаточного рычага 2,,при этом изменяются зазоры между якорями б и матнитопроводами 7, и, следовательно, индуктивность рабочей обмотки 8 индуктивного преобразователя б увеличивается, а обмотки 9 — уменьшается.
Тем самым изменяются и резонансные частоты автоколебательных контуров генераторов
12 и 18, у генератора 12 — частота уменьшается, а у генератора И вЂ” увеличиваемся.
Разность частот Af=fi — fg, снимаемая с смесителя 14 и фильтра низких частот 15, является выл одным сигналом датчика. На пряжение суммы частоты Zf=f +fp по ступает на смеситель 17, а разность частот Afp f,— Xf преобразуется .преобразователем 18 .в на пряжение ЛУ, которое подмагничи вает рабочие о бмотки 10 и 11 индуктивного преобразователя б.
Под воздействием какого-ли бо дестибилизирующего фактора частоты f> и f> ге нераторов 12 и И изменяются в одну сторону.
Если, например, частоты f> и f> увеличиваются на .величины hf> и Д, то при этом сумма частот становится ра в но и f<+4+Af>+
+Af>, что приводит к появлению сипнала на ,выходе смесителя 17,с частотой
Afo = f (fi+ f + М + hf )
Необходимым условием нормальной работоопособности системы является соблюдение условия Af p) О, т. е.,необходим о,,чтобы
Afp не переходила через нуль,при любых дестибилизирующих факторах в пределах эк сплуата цио нных норм. Ha,выходе преобразователя 18 происходит уменьшение амплитуды на пряжения постоя нного тока и, следовательiHo, увеличиваются индуктивности обмоток 8 и 9, что при водит к уменьшению частот f и fr.
Уменьшение частот прои сходит до тех,пор, гока сумма частот RC-генераторов 12 и 18 не станет равной частоте кварцевого генератора 18.
Одновременно с повышением ста биль ности ,выходного сигнала с датчика;значительно уменьшается нелинейность функции преобразования, что видно из следующей .зависимости, Rs (1 /г) Р
232ЬЗЕ Яф 2 (f + f2) Сд
/ — частота, первого КС-генерагде тора;
fg — частота второго КС генератора;
А — постоянный коэффициент;
R — радиус мембраны;
Й вЂ” толщина мембраны;
)lp — относительная магнитная проницаемость зазора;
5 — площадь сечения воздушного за,зора;
W — число витков обмотки преобразователя;
C> — емкость первого колебательно.го ко нтура; с, — отношение емкостей первото и
С,,второго колебательных контуров;
P — давление, приложенное к мембр а не;
Š— модуль упругости материала мембраны.
2О
30
Предмет изобретения
Датчик давления, содержащий мем бра ну, вы полненную заодно целое с:передаточным рычагом, дифференциальный индуктивный
4О преобразователь с П-образным ма гнито проводом, включенный в колебательной ко птур, и блок автоматической стабилизации суммы частот, отличающийся тем, что, с целью noIBbIøåíèÿ точности измерения и бы стродейст45 вия, в нем передаточный рычат вы полне и в виде балки, середина которой и один из конU0lB соединены перемычками с мембраной, первая — с ее жестким центром, а вторая— с периферийной частью, а на противоположных сторо нах друпого козинца балки закреплены якори дифференциального индуктивного преобразователя, сна(бженного двумя до полнительными обмотками, подключенными к выходу блока автоматической стабилизации
55 суммы ча стот.
