Измеритель давления

(57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерителям давления и позволяет расширить функциональные возможности за счет одновременного измерения температуры. Датчик содержит мембрану 6, выполненную из арсе- нида галлия, с жестким центром, обращенным к измеряемой среде. На жестком центре нанесен отражающий металлический слой 5. С противоположной стороны жесткого центра к мембране 6 подведен общий световод 18. Между торцовой поверхностью световода 18 и мембраной 6 установлен рабочий зазор. Волоконно-оптис" ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ческий преобразователь содержит два источника 1 и 2 оптических сигналов с различными длинами волн, соединенных световодами с сумматором 3. Выход сумматора 3 одним световодом через ответвитель 4, общий световод 18 и рабочий зазор подведен к центру мембраны 6 со стороны, противоположной жесткому центру. Ответвитель 4 выходным световодом соединен с разветвителем 7, обеспечивающим разделение одного общего светового пото. ка на два независимых. Преобразование оптических сигналов в электрические и их обработка осуществляются двумя каналами А и В. Каждый канал содержит фото- приемник 10, усилитель 11 постоянного напряжения, электрический фильтр 12, аналого-цифровой преобразователь 13. В микро- ЭВМ 14 вычисляются давление н температура, которые поступают на устройство отображения информации - индикатор 15 давления и индикатор 16 температуры.1 ил.3Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для одновременного измерения давления и температуры, например, при диагностике газотурбинных двигателей.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет измерения им одновременно давления и температуры,На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.Устройство содержит два источника оптического сигнала 1 и 2 с длинами волн Х и Х соответственно, сумматор оптических сигналов 3 для ввода двух световых потоков в один световод, оптический ответвитель 4 для отвода световых потоков, отраженных от металлической пленки 5 мембраны 6 датчика, оптического разветвителя светового потока 7 для разделения светового потока на два.Оптические фильтры 8 и 9 осуществляют спектральное разделение двух световых потоков. Причем фильтр 8 выделяет интенсивность светового потока 1 с длиной волны Х 1, а фильтр 9 интенсивность 1 с длиной волны Х, Потоки 11 и 1 поступают в каналы А и В соответственно. Потоки 11 и 1 связаны с давлением Р и температурой следующим соотношениями:1=К 1 Р+К Т 112= КЗР+ К 4 Т( 1 )где К - коэффициенты пропорциональности;К= КФ Кз К 4 т. к. 1=Х 2.Каждый из двух одинаковых приемных каналов А и В состоит из фотоприемника О преобразующего оптический сигнал7в электрический в виде постоянного напряжения, усилителя 11 постоянного напряжения и электрического фильтра 12 для усиления и фильтрации сигнала до уровня, необходимого для работы аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 13. С выхода АЦП каждого канала в вычислительный блок (микроЭВМ) 14 поступают цифровые коды, соответствующие значениям 11 и 1. ЭВМ, используя ранее записанные в нее коэффициенты К - К 4, решает систему уравнений). Вычисленные значения давления и температуры поступают на устройство отображения информации - регистраторы 15 и 16 давления и темпера-. туры соответственно. Для соединения датчика с оптоэлектронным преобразователем на его корпусе расположен оптический соединитель 17.При подаче давления в полость датчика меняется величина зазора между мембранной 6 и торцом общего световода 18, а следовательно, и интенсивность вернувшегося в световод потока. Причем значение интенсивности для разных длин волн различно, так как поглощение света в веществе зависит от длины волны. Кроме того, за счет изменения температуры поглощение светового потока в мембране 6, а следовательно, и вернувшегося в световод 16 отраженного потока меняется, причем это изменение не одинаково для разных длин волн. Интенсивности отраженных сигналов, вернувшихся в световод 8, на 2 - 3 порядка меньше падающих сигналов, но остаются достаточными для работы фотоприемника 10.Использование в датчике мембраны из 0 арсенида галлия баАз объясняется тем,что для этого полупроводникового материала л,=0,89 мкм. Для такого оптического диапазона длин волн уже разработаны источники излучения, Поэтому в качестве источника 1 оптического сигнала выбран АбаАэ светодиод с длиной волны Х 1=-0,86 мкм, а в качестве источника 2 1 пбаАзР светодиод с 1=1,3 мкм.В качестве отражающей металлической пленки 5 может быть использован алюми ний А 1, напыленный на жесткий центрмембраны через мишень методом микроэлектронной технологии. Использование в мембране жесткого центра необходимо для того, чтобы при подаче давления не деформировать пленку А. Коэффициенты пт опорциональности - К, Кь Кз, К 4, входящие в систему уравнений (1), определяют экспериментально следующим образом.При постоянной температуре задают заранее известное давление и измеряют значение 1 на выходе АЦП 13 канала А.Из уравнения 11=КР определяют коэффициент К,. При постоянном давлении выставляют в термокамере известную температуру и опять измеряют значение 1. Из уравнения (1=КТ) определяют коэффициент К.35Аналогичным образом в канале В определяют коэффициенты Кз и К. Определенные коэффициенты записывают в память ЭВМ,Измерение одним датчиком двух пара метров давления и температуры позволяетрасширить его функциональные возможности, так как вместо двух раздельных датчиков достаточно устанавливать на объекте измерения один.Формула изобретенияИзмеритель давления, содержащий датчик давления с мембранным чувствительным элементом, выполненным с утолщенным жестким центром, расположенным со 50стороны подвода измеряемои среды, и волоконно-оптический преобразователь с общим объединенным световодом, включающим излучающий и приемный световоды, первым источником света и фоторегистрирующим 5 блоком с регистратором давления, причемобщий световод своим первым концом и торцом расположен с зазором напротив цетральной части мембраны со стороны,1599685 Составитель О. ПолевРедактор М. Недолуженко Техред А. Кравчук Корректор И.МускаЗаказ 3135 Тираж 458 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС13035, Москва, Ж - 35, Раушская наб д. 4 5Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина,0 противоположной жесткому центру, отличаюи 4 ийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет одновременного измерения температуры, в нем мембранный чувствительный элемент датчика давления выполнен из арсенида галлия и на его жесткий центр нанесен отражающий металлический слой, при этом в преобразователь дополнительно введены второй источник света, сумматор и установленные последовательно и соединенные1 О между собой световодом ответвитель и разветвитель с двумя выходными световодами, на выходах которых установлены оптические фильтры, причем второй конец общего световода соединен с ответвителем, 15 связанным световодом с сумматором, а источники света выполнены с различными длинами волн излучения и каждый из них через соответствующий световод оптически связан с сумматором, при этом фоторегистрирующий блок выполнен двухканальным, каждый канал его содержит последовательно включенные фотоприемник, расположенный на выходе соответствующего оптического фильтра, усилитель и аналого-цифровой преобразователь, причем в фоторегистрирующий блок введены регистратор температуры и вычислительное устройство, входы которого соединены с выходами аналого-цифровых преобразователей, а выходы подключены соответственно к регистратору давления и регистратору температуры,