Датчик атмосферного давления с частотным выходным сигналом
ОписАЯИЕ 569884
ИЗОБРЕТЕН Ия
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свыд-ву (22) Заявлено 05.09.75 (21) 2170691/10
РЦ М. Кл. GOI L 7т с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.08.77. Бюллетень № 31 (53) удK 53).787.91(088.8) (45) Дата опубликования описания 22.10.77
Гасударственный кеинтет
Саватв Мнннетрее ССР в делам неоиретеннй н атнритнй
В. В. Иванников, А. В. Исаев, А, C. Маслентптков, Е М. Савицкий и Г, Д. Шнырев (У2) Авторы изобретения (Tе) Заявитель. (54) ДАТЧИК АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ С ЧАСТОТНЫМ
ВЬИОДЙЫМ СИГНАЛОМ
Изобретение относится к KOBTpoJIMO-измерительной технике, в частности к датчикам, предназначенным для изеарениа атмосферного давлеии», и можвт быть использовано в барометрах, барографах, барометрических высотомерах и баропрофилографах.
Известны струнные датчики атмосферного девлетяея с частотным выходным жгналом, содержащие основание, сильфоиьт, коромысло, винтовую аружииу.и два струйных преобразователя () ) . 19
Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является струнный датчик ат. мосфериого давления с частотным выходным сигюлом, содержащий оскование, сильфоны и струнный преобразователь 121. И работоспособность этих датчиков в широком диапазоне измереыия атмосферкого давления полностью зависит от величины начальной силы натяжения струны, которая ьтожет быть обеспечена ее регулировкой. Эта операция влечет эа собой необходимость повторного эталоыирования датчика для определения его новых параметров, что ведет к значительным потерям времени. Для обеспечения необходимой чувствительности датчика нри работе в этом диапазоне надо увеличивать эффективную площадь сильфонов ы
2 уменьшать их расширение. Последнее возможно за счет уменьшения числа гофр сильфона..Однако увеличение эффективной площщн сильфонов и уменьшение числа их гофр возможно до определенного предела, так как при этом может произойти перерождение снльфонов в акероццыые коробки с плоскими мембранами (крьшлси сильфоыов представляют собой плоские мембраны), которые обладают, как известно, существенными недостатками. Кроме того, исключение влыятятя наклона датчика на точкость измерения достигается за счет идентичности сильфонов, которая в производственных условиях трудно достижима. Датчики такой конструкции подвержены влиянию ускорений, потому что в ыих использованы сильфоыы малой жесткости. Увеличение жесткости сильфонов ведет к потере чувствительности датчика и увеличению его температурной погрешности, так как уменьшение температурной погрешности достигается за счет использования. сильфонов малой жесткости и подбора материалЕ основания.
Цель изобретения — расширение диапазона измерения атмосферного давления и пов ышение чувствительности датчика.
569884
Поставленная цель достигается тем, что в основании выполнены симметрично относительно его центра цилиндрические расточки, на торцовых выступах которых, лежащих в одной плоскости, закреплены по наружному фланцу по крайней мере две, например, анераидныв коробки, нижние и верхние центры которых соединены упруго прикрепленными к основанию плоскими пружинами, а между геометрическими цантрамн последних уста. навлек чувствительный элемент струнного преобразователя..
На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый датчик, общий вид в разрезе; на фнг, 2 — то жа Йид сверху.
В основании 1 выполнены расположанные симметрична относительно ега цантра цилиндрическиа растачки 2 с торцовыми выступами 3, лажащими s одной плоскости. На торцовых выступах закреплапы по наружному фланцу 4 в помощью лрокладок 5 и стапорных колец 6 по крайней мере две анераидныв коробки 7, нижнив и вериные. центры 8 которых соединены ллоокими @ру, цщами 9, элект. рически изолированными е ла йа@йв в упсж 10 ат анвроидных каробаК 7 вуйфуга щакленленнйми к основанию 1 чарвэ .плжкие пружины 11 малой жесткости. Cipyie:12: (чувствительный элемент струнного преобразователя) установлена между плоскиьж пружинами 9, закреплена в их геометрических центрах и . роходит,"в зазоре между полюcaaet постоянного магнита13 сгрунного преобразователя (остальные части струнного преобразователя на чертеже нв показаны). Для уменьшения влияния температурной погрешности одна из плоских пружин 9 выполнена биметаллической.
Струна12 изготовлена из молибдановаго сплава, обладающего высоким пределом прочности.
При понижении атмосферного давления ароасходит pacusqeaae аыароидных коробок 7, а следовательно, и перемещение их центров 8. Сила ЬЕ, развиваемая лри этом анерюидными коробками 7, передается через их лсжние и верхние центры 8 на плоские пружины 9, которые, в свою очередь, передают силу на струну 12. Чем больше жесткость К>. плоских пружин 9 и меньше жесткость К плоских пружин 11 тем ближе по величине сила ЬЕ к сиЭ I ле ЬР, но в принципе сила ЬР не может быль больше силы AF. Сила ЬЕ определяется по следующей формуле:
ЬР ЬŠ— ЬО, (4) где ЬŠ— сила развиваемая анероидными коробками при изменении атмосферного давления;
ЬΠ— сила, зависящая от жесткости плоских пружин;
1im ЬО =,0;
К1 -+ <;
К -0.
Для датчика, содержащего две анероидные коробки, сила Ь F определяется по следующей формуле:
l0
20 Я
4
ЬЕ = ЬР(8 + S ), (S) где ЬР— йиапазон измерения атмосферного давления >
h> и 8з — эффективные площади анероидных коробок.
Таким образом, при понижении атмосферного давления относительно начального (например, нормального атмосферного давления Рр) сила натюкания струны увеличивается. Рабату предложенного датчика можно описать следующей формулой:
Fi=Рр+ЬН > (6) гда F i — сила натяжения струны при атмосферном давлежя P i;
Fo — начальная сила натяжения струны при нормальном атмосферном давлении Рр, ЬР! - определяется по формула (4).
Следовательно, расширение диапазона измерения атмосферного давления ЬР не зависчт от величины начальной силы натяжения Рр струны. В предложенном датчике в одной плоскости мажет быль установлуц1а балов йвух анароидных коробок, mo обеспечивает,увеличение Мффвктивнай площади, а это, в сваю очередь, йвдет к пп@ышвнию чувствительности датчика.
Уменьшение saaaaaa ускорений, наклонов датчика и его температурной погрешности на точность измерения достигается соответственно за счет увеличения жесткости конструкции датчика; упругого прикреплении плоских пружин к основанию и использования биметаллической пластины.
Предложенный датчик обеспечивает измерение атмосферногодавленияв, диапазоне от 1050 до
680мбар беэ регулировки начального натяжения струг-i. Точность измерения находится, в пределах точности образцового ртутного манометра МБП.
Формула изобретения
Датчик атмосферного давления с частотным выходным сигналом, содержащий основание, упругие чувствительные элементы и струнный преобраЗователь, отлича ющийс я тем, что, с целью расширения диапазою . измерения - н .повышения чувствительнбсти датчик, s ocaosaaaa. выполнены симметрично отиасителььно его. центра цилиндрические расточки, на торцовых:выступах которых, лежащих s одной плоскости, закреплены ло нарул ному фланцу по крайней мере две например, анероидные коробки, нижние н верхние центры которых соединены упруго прикрепленными к основанию плоскими пружинами, а между геометрическими центрами последних установлен чувствительный элемент струнного преобразователя, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
1. Патент США ФР 3098388, кл. 73 — 84 Э, 1966.
2. Новицкий П.В..и. др. Цифровые приборы с частотными датчиками, Л„™Энергия", 1970.
5á9884
Составитель Л. Никиточкина
Техред Н Андрейчук
А Лида
Райзвктор T. Иванова
Заказ 3280/33
4н мал ППП "Патент", г. Узкгород, ул. Проектная, 4
Тр и 11а1 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР ло делам изобретений н открытий
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
