Датчик избыточного давления

"1 Е(;%РЖИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ-75. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ(54) ДАТЧИК ИЗБЫТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повыситьточность измерения избыточного давления путем исключения влияния нестабильности выходной характеристики датчика. Чувствительный элементдатчика содержит размещенные в измерительных камерах 4 и 6 мембранные коробки 1 и 2, внутренние полостикоторых сообщены между собой каналом3. Мембранная коробка 1 соединенаштоком с плунжером 9 дифференциального индуктивного преобразователя собмотками 10 и 11, На штоке плунжераукреплен сердечник 12 электромагнита13 со стабилизированным источникомпитания 20. Работой датчика управля"ет блок 18. При измерении избыточного давления электромагнитный клапан7 сообщает измерительную камеру 6сначала с атмосферой, а затем - сизмеряемой средой. В памяти вычислительного устройства 16 будут зарегистрированы значения выходных напряжений разных токов измерений, служащие для автоматического вычислениязначения измеряемого давления, выдаваемого в блок индикации 17. 1 ил.12Изобретение относится к измери тельной технике.Цель изобретения - повышение точности.На чертеже представлен датчик избыточного давления.Чувствительный элемент выполнен в виде мембранных коробок 1 и 2, внутренние полости которых сообщены между собой каналом 3, верхняя измерительная полость 4 сообщена со средой трубкой 5, нижняя измерительная полость 6 посредством двухпозиционного электромагнитного клапана 7 - со средой либо с атмосферой. К корпусу чувствительного элемента приварен стакан 8, внутри которого размещен плунжер 9, который является подвижным элементом магнитопровода индуктивного преобразователя, имеющего первичную обмотку 10 и вторичные обмотки 11. На.штоке плунжера укреплен сердечник 12 электромагнита 13, катушка которого охватывает стакан 8. Вторичные обмотки 11 индуктивного преобразователя подключены к блоку электронного преобразователя 14, выход которого подключен к аналого-цифровому преобразователю 15. Сигнал с аналого-цифрового преобразователя поступает в память вычислительного устройства .16, а результат вычисления измеряемой величинывыводится на блок индикации 17. Блок управления 18 управляет работой измерительного устройства в целом. Коммутационный ключ 19 служит для подачи питания от стабилизированного источника питания 20 на катушку электромагнита 13.Вследствие нестабильности упругих характеристик чувствительного элемента, влияния внешних условий и изменения характеристики электронного преобразователя выходная характеристика датчика может отличаться от номинальной Ч = Г(Р) и в общем случае может быть нелинейной. Тогда Фактическая нелинейная характеристика датчика Ч = Г(Р) может быть аппроксимирована семейством касательных к ней в точках, соответствующих текущим значениям Р; измеряемого давления. . Аналитическое выражение касательной имеет вид где Р, - -ое значение измеряемого давления,18301 2Ом,Ог; - д-ые значения коэффициентоваппроксимации сЬ, и 6.,Ч - -ое значение выходного на 1пряжения датчика.Измерение производится в три.такта.На первом такте измерения электромагнитный клапан 7 сообщает нижнююизмерительную полость 6 с атмосферой (1 положение), При этом штокплунжера 9 переместится. Учитывая,что величина силы, действующей нашток плунжера, пропорциональна площади верхней мембранной коробки 8в вычислительном устройстве 16 будетзарегистрировано значение выходногонапряжения датчика, определяемоевыражением20ф а+ а 1 1 Р1 гфгде Б,Р - сила, действующая нашток плунжера.25 На втором такте измерения блокуправления 18 замыкает коммутацион,ньп ключ 19 и электромагнит 13 получит питание от стабилизированногоисточника питания 20. Так как шток З 0 плунжера 9 перемещен, сердечникэлектромагнита 12 будет также смещенотносительно среднего положения повысоте катушки 13 и на него станетдействовать сила 9 , стремящаясявернуть его в среднее положение. Величина силы 8 постоянна в виду однородности поля внутри катушки элек"тромагнита во всем диапазоне перемещения сердечника. Под действием 409 плунжер 9 изменит свое положение.В вычислительной устройстве 16 будет зарегистрировано значение выходного напряжения, определяемое выражениемЧ = а+, а(Б,Р-О)(2)На третьем такте измерения блокуправления 18 размыкает ключ 19 и подает питание на электромагнитный 50клапан 7, При этом, обесточивается катушка электромагнита 13, .а электромагнитный клапан 7 сообщает нижнюю измерительную полость 6 с измеряемой средой (положение 11). В этом55 случае на измерительный узел будетдействовать разность сил Р -Р (где1 фР 1 - сила, действующая на верхнюю мембранную коробку; Р - сила, дей1218301 ствующая на нижнюю мембранную коробку), определяемая выражением Ч,-Ч 6Ч,-Ч 8,(6) где Я и Я - площади верхней инижней мембранных коробок.Под действием разности сил произойдет перемещение плунжера 9 и в вычислительном устройстве 16 запишется значение выходного напряже- ния Таким образом, по окончании третьего такта измерения в памяти вычислительного устройства 16 будут зарегистрированы три значения выходного напряжения ЧоЧ 1Ча константы Я, и 9 ; вычисленная по выражению д( у/и) г11 425)цо- магнитная постоянная;м - магнитная проницаемость 1сердечника,хранятся в памяти вычислительного устройства постоянно.Значения выходных напряжений преобразователя 14, определяемые выражениями (1, 2 и 3), дают систему управ- лений а + аяР а+ а(Б,Р-О) а + а (8-8) Р, ЧЧ(5) Составитель А,СоколовскийТехред М.Надь КорректорЛ.Пилипенко Редактор И.СегляникТираж 778 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 1127/52 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4/Ч а, + ад(8-3)Р, (3) имеющую единственное решение являющееся алгоритмом автоматическоговычисления значения измеряемого давления в вычислительном устройстве 16по окончании третьего такта измере О ния и выдачи его в блок индикации 17.Как видно из выражения (б) результат вычисления не зависит от коэффициента аппроксимации ." н о , а.йследовательно от нестабильности вМ ходной характеристики датчика.Преимущества предлагаемого датчика избыточного давления состоит втом, что на результат измерения невлияет нестабильность упругих харак теристик мембранной коробки, а такжеизменение температуры внешней средыФормула изобретения 1Датчик избыточного давления,содержащий корпус, дифференциальныйиндуктивный преобразователь с плунжером, измерительную камеру с мем бранной коробкой, один жесткий центркоторой закреплен на корпусе, а другой соединен штоком с плунжером дифференциального индуктивного преобра- зователя, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точностиизмерения, датчик снабжен второймембранной коробкой, электромагнитомс якорем и электромагнитным клапаном,причем вторая мембранная коробка 40 имеет эффективную площадь, отличнуюот первой, размещена во второй измерительной камере, сообщенной черезэлектромагнитный клапан с атмосферойили с первой измерительной камерой, 45 а внутренние полости мембранных коробок соединенымежду собой, приэтом якорь электромагнита размещен наштоке плунжера.