Устройство для регистрации давления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ. Союз Советскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15.09. 81(21) 3339374/18-10 (Яф) +. Цд.з

11/00 с присоединекием заявки ¹(23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

t$3jУДК 531.787 (088. 8) Опубликовано 070283.Бюллетень ¹ 5

Дата опубликования описания 07,02.83 (72) Автор изобретения

А, И. Иоффе

Г (73) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к приборостроению, а именно к преобразованию механических величин в электрические.

Известны устройства для измерения давления, содержащие трансформаторный датчик давления, преобразующий давление в электрическое напряжение, и регистраторы напряжения, шлейфовый осциллограф или магнитный накопитель, записывающие напряжение, пропорциональное давлению, на фото- или магнитной пленке (1 ).

Однако существующие средства регистрации имеют недостаточную точность

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности и достигаемому эффекту является трансформаторный датчик давления, содержащий упругий чувствительный элемент и трансформаторный преобразователь, в магнитном зазоре которого расположены измерительная и компенсационная катушки и регистратор напряжения 2 1.

Недостатком известного устройства при работе в комплекте с регистратором напряжения является однократное изменение напряжения в пределах диа-. пазона измерения, т.е. недостаточная точность регистрации давления.

Цель изобретения — повышение чувствительности прибора.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для регистрации давления, содержащее трансформаторный датчик давления, в магнитном зазоре, которого расположены измерительная и компенсационная катушки и регистратор напряжения, выполненный в виде магнитного накопителя, введены масштабные усилители и дополнительные катушки, расположенные в воздушном зазоре магнитопровода трансформатор" ного датчика эксцентрично с компенсационной катушкой, причем один конец каждой допрлнительной катушки подключен к точке соединения измерительной и компенсационной катушек, а другой — ко входу соответствующего масштабного усилителя, причем выходы этих усилителей соединены с регистратором напряжения.

На фиг.1 приведена конструктивная схема устройства; на фиг.2 - разрез

A-A на фиг.1, на фиг.3 — электрическая схема устройства; на фиг.4 — гра-. фики изменения выходного напряжения. предлагаемое устройство (фиг.1) содержит упругий чувствительный элемент 1, магнитопровод 2, имеющий воз994942 душный зазор с обмоткой 3 возбуждения, измерительную катушку 4, з акрепленную на чувствительном элементе 1, пружинные токовыводы 5, компенсационную катушку 6 и дополнительные катуш ки 7-9, закрепленные неподвижно ° Количество дополнительных катушек определяется требуемой точностью ре гистрацки давления.

Для примера (фиг.1) приведены три дополнительные катушки, что обесйечи- )P вает повышение точности регистрации s шесть раз.

Кроме того, устройство содержит подложку 10, на которой расположены эксцентрично компенсационная и дополнительная катушки и масштабные усилители Y<-Y (фиг.2) с сопротивлениями R<-R предназначенными для регулировки коэффициента усиления усилителей, а также стабилитроны

0 -0, предназначенные для ограничения выходнбго напряжения усилителей

Y,„-У„ и регистратор (Рег.), предназначейный для регистрации напряжения пропорционального давлению, например, 25 на магнитной ленте ипи фотобумаге.

Компенсационная катушка б и каждая дополнительная катушка 7-9 соединены встречно с измерительной катушкой 4 и со входами усилителей Y -Y>. Выход 30 компенсационной обмотки соединен непосредственно с регистратором.

Назовем напряжение U, поступающее на регистратор с компенсационной катушки б, грубым измерительным кана- 35 лом, напряжения U, V и U поступающие на регистратор с выходов усилителей (фиг.2), назовем точйыми измерительными каналами.

Устройство работает следующим образом.

При подаче давления P упругий чувствительный элемент 1 прогибается и .перемещает измерительную катушку 4 вглубь воздушного зазора магнитопро- 4 вода 2. При этом увеличивается потокосцейление измерительной катушки 4 с магнитным потоком, образуемым обмоткой 3 возбуждения, и, следователь-; но, в измерительной катушке 4 увеличивается наводимое потоком напряжение. Так как перемещение однозначно связано с давлением„ то выходное напряжение на измерительной катушке 4 пропорционально давлению..

Одновременно в компенсационной ка- 5 тушке б и дополнительных катушках

7-9 наводятся напряжения, которые пропорциональны положению катушки в воздушном зазоре магнитопровода 2 (чем глубже в зазоре расположена ка- 60 тушка, тем большее напряжение в ней наводится ). Расположение компенсационной катушки б в воздушном зазоре подбирается так, что наводимое в ней напряжение равно напряжению в измери- 65 тельной катушке 4 при давлении рав) ном нулю. При этом, так как измерительнаяя и компенсационная катушки включены встречно, напряжение О на входе регистратора равно нулю, а при изменении давления изменяется пропор-. ционально давлению (фиг. 3) . Расположение дополнительных катушек 7-9 в воздушном зазоре подбирается так, что при определенных давлениях, как, например, в нашем случае при давле1 1 5 ниях 66. 2 2б от максимального значения давления, наводимое в них напряжение равно„.напряжению в измерительной катушке 4. При этом, так как каждая дополнительная катушка соединена встречно с измерительной катушкой, то при указанных давлениях напряжения на входе и на выходе усилителей У„-У с 1 равно нУлю,(0 = Ug -- UÇ = p) . Отметим, что "чистый" нуль напряжения на входе усилителей достигается эа счет предлагаемого расположения катушек в общем воздушном зазоре, так как в этом случае сдвиг фаз между напряжениями, наводимыми в дополнительной и измерительной катушках, равен нулю.

Подобрав с помощью сопротивлений

RÄ- А<коэффициенты усиления усилите- лей так, что максимальные значения напряжений на выходах точных измерительных каналов (U, U, U ) равны максимальному значению найряжения грубого измерительного канала О, получим на выходах точных измерительных каналов изменение напряжения в пределах от — О .„„. до + U в узком диапазоне измеряемости давления

Р„, . „, фиг. 3 ) . В результате при заданнрй погрешности регистрации напряжения погрешность регистрации давления уменьшена.

Заметим, что в предлагаемом устройстве величины напряжений, наводимых в дополнительных катушках, выбраны так, что изменение напряжения на выходах точных каналов происходйт от

-Uzy„ до +О и от 0 до + Q д„ (фиг. 3).

Такой выбор напряжений в дополнительных обмотках позволяет „сократить в два раза число дополнйтельных катушек и усилителей на число изменений напряжений от нуля до максимального значения (в Нашем случае при трех дополнительных катушках и трех усилителях выходное напряжение изменяется от 0 до+О „ б раз в пределах диапазона измеряемого давления ). Однако при этом в регистраторе необходимо определять знак фазы напряжения.

В разработанных магнитных регистраторах (например, типа "Гамма-К" ) имеются устройства для определения и регистрациии фазы напряжения.

994942

Формула изобретения

Фиг.2

Так как в точных измерительных каналах на изменение напряжения от 0 до

0 приходится 1/6 часть измеряемого макс давления, то при заданной точности измерения напряжения регистратором, точность регистрации давления точным каналом в 6 раз выше регистрации давления по грубому -каналу. Очевидно, что чем больше изменений напряжения от 0 до U> «в пределах диапазона измеряемого давления, тем, соответственно, выше точность регистрации давления.

При расшифровке показаний регистратора определение номера точного канала производится по показаниям грубого канала. Для исключения разрывов напряжения при давлениях перехода с одного точного канала на другой напряжения U О и О ограничиваются стабилитронами D„-Q@.. на уровне О „+

+DU, где 60 — йапряжение перекрытия кан алов.

Устройство для регистрации давления, содержащее трансформаторный датчик давления, в магнитном зазоре которого расположены измерительная и компенсационная катушки и регистратор напряжения, выполненный в виде магнитного накепителя, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повы-шения чувствительности эа счет увеличения крутизны характеристики в под- диапазонах измерения, в него введены масштабные усилители и дополнитель10 ные катушки, расположенные в воздушном зазоре магнитопровода.трансформаторного датчика эксцентрично с компенсационной катушкой, причем один конец каждой дополнительной катушки

15 подключен к точке соединения измерительной и компенсационной катушек, а другой - к входу соответствующего масштабного усилителя, причем выходы этих усилителей соединены с регист2п ратором напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кантор A.Â. Аппаратура и метода измерений при испытаниях ракет. М., 25 Оборонгиэ, 1963.

2. Авторское свидетельство СССР р 386293, кл. G 01 L 9/10, 1972 (прототип) .

994942

Составитель О.Сафонов

Редактор Н. Бобкова Техред N. Коштура Корректор С";Шекмар

Заказ 628/26 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного Комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4