Датчик атмосферного давления

Изобретение относится к измерительнойтехнике и может быть использовано в качестве автономного измерителя атмосфер-ного давления.Цель изобретения - повышение точностиизмерений.На фиг. 1 приведена конструктивнаясхема датчика давления с вакуумированным сильфоном; на фиг. 2 - схема газона полнительного упругого чувствительногоэлемента.оЧастотный датчик давления содержитупругий чувствительный элемент 1, соединенный с рычагом 2, на котором закреплены струны 3 и 4 дифференциальногострунного преобразователя, расположенныев зазоре систем 5 и 6 возбуждения и съемачастоты колебаний, которые представляютсобой устройства для создания магнитногополя, работающие совместно с электроннымгенератором, в котором струна выполняетроль механического колебательного контура.К второму дну сил ьфона прикрепленшток 7 с диском 8, с которым через подшипник 9 соединен центробежный силокомленсатор, Силокомпенсатор содержит стакан1 О, на котором установлены на опорах1 рычаги с грузами . 12, выполняющиефункцию грузов силокомпенсатора, связанные упругими тягами с чашкой 14, опирающейся на подшипник 9. Хвостовик стакана10 соединен с осью двигателя 15, котораясвязана с тахогенератором 16, Для обеспечения осевого перемещения штока 7 применена упругая направляющая 17. К штокуприсоединен через упругий шарнир рычаг 18нуль-органа 19, выход которого через усилитель 20 соединен с управляющей обмоткой двигателя 15. Вторые концы струн соединены с узлами 21 и 22 механизма натяжения, а положения рычага 8 ограничиваются упором 23,Упругий чувствительный элемент (фиг. 2)содержит мембраны 24 и 25, связанные 4 Омежду собой стержнем 26, герметично соединенные по периметру с корпусом 27,Хвостовики 28 и 29 предназначены длязакрепления преобразователей.При соблюдении условия Р 81=Р 2(52 - 5),где Р 1, Р 2 - давление газа в полости Б и Асоответственно;81, 82 - эффективные площади мембран 5 О2 и 1 соответственно.Усилие, развиваемое таким УЧЭ под действием атмосферного давления Р, равно(2) Р=Р 51,55 т,е. равное усилию, развиваемому вакууми.рованным УЧЭ, эффективная площадь которого равна Ь.В датчике атмосферного давления может быть использован не вакуумированный упругий чувствительный элемент, а газонаполненный, обладающий явным преимуществом, так как в нем состояние внутренней среды не зависит от времени.Датчик атмосферного давления работаег следующим образом. При атмосферном давлении Р сильфон развивает усилие в точке а рычага 2, которое определяется выражением Р=Р Ь К(3) где Яэ - эффективная площадь мембраны 1;К - коэффициент преобразования рычага 18.Для положения равновесия справедливо равенство (сила натяжения струны 4 больше, чем струны 3) Р= Р 1 - Р 2 е(6) где 1 - длина струны;р - плотность материала струны;5 - площадь поперечного сечения струны.Из формул (3) и (4) находим зависимость разности частот струн от сил Р и Р 2, которую после преобразований можно представить в видеС11 2 - (Р Р 2) г (7)1+2гДЕ К,= е4 реУчитывая равенство выражений (1) и (2), можно получить статическую характеристику датчика в виде И=1 - 12=з Р (8)+6Как видно из приведенного выражения, разность частот струн линейно зависит от измеряемого давления при постоянстве суммы этих частот. Измеряя эту разность, можно определять значения давления. Кроме того, погрешность от нелинейности не превышает 0,1 Я в диапазоне измерений атмогде Р - сила натяжения струны 4;Р 2 - сила натяжения струны 3.Для измерения силы Р, развиваемой мембраной под действием атмосферного давления, силы натяжения струн Р и Р 2 преобразуются в частоту.Частоты колебаний струн 4 и 3 под действием сил Р и Р 2 соответственно равны;(1 О) 20 г Составитель А. ЗосимовТехред А. Кравчук Корректор Н. РевскаТираж 354 Подписноеитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТа, Ж - 35, Раушская наб., д. 4 5комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарин сферного давления без поддержания постоянства суммы частот струн.При включении центробежного силокомпенсатора сигнал небаланса с нуль-органа 19 поступает на усилитель 20, который управляет скоростью вращения двигателя 15. При определении угловой скорости вращения двигателя наступает равновесие сил, развиваемых сильфоном и центробежным силокомпенсатором, при котором где и - количество рычагов 12;гп - масса груза;в - угловая скорость вращения;г - радиус вращения груза;К 2 - коэффициент преобразования рычага 12.Учитывая, что пгпгКг=сопзг=Кз, имеем Из формул (8) и (1 О) находим(11)25 Так как частота на выходе тахогенератора т = К 4 оз, где К 4 - коэффициент преобразования тахогенератора, то имеем(12)К 4( 1 2)Периодически проверяя соблюдение этого соотношения, которое определяется в процессе градуировки датчика при производстве и указывается в паспорте прибора, можно контролировать характеристики струнного преобразователя и, следовательно, точность Редактор М. КелемешЗаказ 54НИИПИ Государственного ком13035, МосквПроизводственно-издательский измерений датчиком. Если обнаружено отклонение от соотношения (12), то при помощи механизма натяжения это отклонение устраняют в процессе контроля, после чего продолжают измерения давления по разности частот струнного п реобразовател я.Очевидно, что при градуировке датчика в процессе производства могут быть найдены зависимости между 1 ии между 1 и 2, что позволяет контролировать и регулировать их в процессе эксплуатации. Датчик атмосферного давления, содержащий корпус, упругий чувствительный элемент, первое дно которого соединено при помощи рычага с первыми концами первой и второй струн дифференциального струнного преобразователя усилия в частоту, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет контроля и стабилизации натяжения струн, в него введены силовой центробежный компенсатор с электродвигателем, вал которого соединен с тахогенератором, нуль-орган, усилитель, первый и второй упругие шарниры, шток, а также первый и второй механизмы натяжения струн, присоединенные к вторым концам соответственно первой и второй струн, при этом второе дно чувствительного элемента соединено с центробежным силовым компенсатором, штоком, который установлен в корпусе с возможностью перемещения при помощи первого упругого шарнира и связан с нуль-органом при помощи второго упругого шарнира, причем выход нуль-органа через усилитель связан с управляющим входом электродвигателя.