Устройство для измерения давления с силовой компенсацией

 

ф с (11) 468 120

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВКДЕТЕДЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 12.07.73 (21) 1942157/18-10 (51) М. Кл.

С, 011 11/00

С 01 L 7/06 с присоединением заявки 14Государственный ноинтет

Совета Мнннстрае СССР ов делаи нзобретеннй н еткрытнй (23) Приоритет—

Опубликовано 25.04.75» Бюллетень № 15

Дата опубликования описания 21.05.75 (53) УДК 531.787.91 (088.8) (72) Автор; изобретения

В. С. Моисейченко (71) Заявитель Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М. И. Калинина (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

С СИЛОВОЙ КОМПЕНСАЦИЕЙ

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, в частности к измерительным устройствам, основанным на принципе силовой омпенсации.

Известны. q ..ройства для измерения давления, основанные на принципе силовой компенсации, представляют собой статиче.ские системы уравновешивания и содержат преобразователь давления в перемеи1ение с упругим элементом (сильфоном, мембраной и т. д.) и преобразователь недокомпенсации сил в электрический сигнал, который усиливается, выпрямляется и поступает в катушку магнитоэлектрического обратного преобразователя. Большая жесткость упругого элемента требует построения усилителя с большим коэффициентом усиления, что приводит к усложнению цепи прямого преобразовании и увеличению ее погрешнс стей, которые без специальных мер стабилизации могут достигать 10-30%.

Предлагаемое устройство, с целью повышения точности измерения, снабжено закрепленным на упругом элементе преобразователя давления в перемещение кронштейном с преобразователем перемещении, например реостатного типа, подвижныйэлемент которого размещен на винтовой пружине, один конец которой закреплен на кронштейне, а второй - на подвижной катушке магнитоэлектрического обратного преобразователя, На фиг. 1 представлена конструктивная схема предлагаемого устрсйства; на фиг. щ 2 — структурная схема устройства.

Устройство состоит из преобразователя давления в перемещение с упругим элементом, например сильфоном 1, на днище коTopoFo установлен кронштейн 2 с датчии ком 3 перемещения, например реостатного типа, подвижный элемент 4 которого размещен на винтовой пружине 5, один конец которой закреплен на кронштейне 2, а второй — на подвижной катушке 6 магни20 тоэлектрического обратного преобразовачгеля. Перемещение сильфона преобразуется в электрический сигнал с помощью преобразователя 7 недокомпенсации, например индуктивного типа.

25 Измеряемое давление Р воздействуеч х

468120

3 на сильфон 1 с ффективной плошадью Я

1 и жесткостью W . Днище сильфона 1 под . действием разности входной У = Pg . 3 и компенсирующей сил перемешается . . 5, на расстояние, преобразуемое индуктивным преобразователем g недокомпенсации в электрический сигнал g Q . Напряжение 4 0 q, усиливается усилителем 10

8, выпрямляется фазочувствительным деI модулятором 9, и ток поступает в катушку 6 магнитоэлектрического обратного преобразователя. Под действием компенсирующей силы $ винтовая пружина 5 с жесткостью щ, соединяющая днище сильфона 1 с катушкой 6, деформируется;

Деформация сй g = преобММ Я 20 разуется датчиком 3 перемещения, например реостатного типа, в электрический ток

j 2 Ток .,)2 складывается с током в сумматоре 10 и поступает в катушку 6.

В установившемся состоянии уравнение равновесия имеет вид:

/ Õ к Х > где ф, g + у, -g<) p, 30 и статическая чувствительность систе-, 1 мы после простых преобразований выража- . 3ф. ется уравнением 1, Ф

Р > (a К2 ) Р 1= Х2К К4 И К2= К К полные коэффициенты цепей прямого преоб40 разования.

Из соотношения (1) следует, что при

s p=-i s=—

2. т. е. чувствительность не зависит от коэффициентов преобразования прямых цепей, К1И К2 °

Из-за нестабильности коэффициента К

50 и невыполнения при этом точно равенства

К2 ф = 1 появляется некоторая статическая погрешность. Логарифмируя и дифференцируя выражение (1), найдем погреш ность устройства, которая с достаточной 55 точностью выражается в виде:

Отсюда следует, что погрешность прямой цепи g практически сводится к нулю;, 4..

;погрешность цепи К уменьшается в

К ° раз как для одноконтурной систеЭ мы; погрешность цепи обратной связи остается такой же, как и для одноконтурной системы, Особенно целесообразно введение конту ра положительной обратной связи при большой жесткости сильфона 1 и небольших усилиях, когда трудно получить К Р больше 10-30 и погрешность от цепи .прямого преобразования будет недопустимо

:большой. С другой стороны, при наличии контура положительной обратной связи глубина уравновешивания может быть снижена до К Р 20-30, что упрощает цепь прямого преобразования контура отрицательной обратной связи. Контур положительной обратной связи содержит пружину 6 и реостатный датчик 3, суммарная погрешность которых может быть обеспечена порядка 1-2%; при этом величина К2, Я не будет выходить за пределы 0,98-1,02.

Таким образом, погрешность от цепей прямого преобразования обоих контуров при к = 10%, К P = 20-30 состаI вит не более

% == — 0202 .Ip%

+ 1

oj

20 30 20- ЗО

=«+ Q>01 %+ (0,03 — 0,05) %. предмет изобретения

Устройство для измерения давления с силовой компенсацией, содержащее преобразователь давления в перемещение, преобразователь недокомпенсацни, магнитоэлектрический обратный преобразователь, усилитель, демодулятор и сумматор тока„ отличающеесятем, что, с целью повышения точности измерения, Оно снабжено, закрепленным на упругом элементе преобразователя давления в перемещение кронштейном с датчиком перемещения, например реостатного типа, ïîäвижный элемент которого размещен на винтовой пружине, один конец которой закреплен на кронштейне, а второй — на подвижной катушке магнитоэлектрического обратного преобразователя.