Датчик давления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ц 1)5 С 01 1. 9/12 ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ФигЗ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР(56) Методы и средства измерениямеханических параметров в системахконтроля и управления. Тезисы к Всесоюзной конференции, Пенза, 1989,с. 14-15.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к емко.сФным преобразователям давления, и может быть использовано для измерения статических и динамических давлений жидких и газообразных высокоЯОа, 66 461 А 1 2температурных сред. Цель изобретения - повышение точности измерения давления. Датчик давления содержит упругую мембрану 2 с жестким центром 3 в форме полого цилиндра, в который со стороны подачи давления жестко устанавливается втулка 5 из конструкционного материала с более высоким температурным коэффициентом линейного расширения, чем у материала мемб. раны 2, на которой в центре сформирован дополнительный электрод термокомпенсационного конденсатора в форме круга, причем термокомпенсационный конденсатор подключается к измерительному конденсатору, образованному кольцевыми электродами, либо параллельно, либо последовательно.1 ил.Изобретение относится к измерительной технике, в частности к емкостным преобразователям давления, иможет быть использовано для измерения 5статических и динамических давленийжидких и газообразных высокотемпературных сред.Цель изобретения - повышение точности измерения давления путем умень Ошения температурной погрешности.На фиг. 1 изображен емкостный датчик давления, разрез; на фиг. 2 -разрез А-А (измерительная схема, вкоторую включен датчик, не показана). 15Датчик содержит корпус 1, упругийэлемент - мембрану 2 с жестким центром 3, выполненные за одно целое скорпусом, пластину 4, втулку 5, жестко соединенную по контуру с жестким 2 Оцентром 3 сваркой. На поверхностяхмембраны 2 втулки 5 и пластины 4, обращенных одна к другой, сформированыметодом напыления обкладки 6, 7 конденсатора измерительного (С), обкладки 8, 9 компенсационного.конденсатора (С) и обкладки 10, 11 эталонного конденсатора (С ), которые включены в электрическую измерительную схему с помощью проводников, Конструкция 3 Одатчика основана на принципе измененияначального зазора Й между пластиной4 и мембраной 2 при воздействии давле ния Р,Емкость С измерительного конденсатора и емкость С эталонного конденсатора становятся равными на самомнизком уровне измеряемого давления,что достигается идентичньщ выполнением поверхностей этих конденсаторов що(С Х и С) и сохранением одинаковогорасстояйия между этими поверхностями,т.е. Й=6, где Й - зазор между электродамй измерительного оконденсатора,й - зазор между электродами эталононого конденсатора,Датчик давления работает следующимобразом.При подаче измеряемой среды с давлением РХ на мембрану 2 происходит ее 50прогиб и относительное перемещениежесткого центра 3 на величину й Хмежду электродом 6, расположенным намембране 2 в районе жесткого центра3, и электродом 7, расположенным напластине 4, в результате чего меняется (увеличивается) емкость СХ измерительного конденсатора на величинуСх, тогда емкость С эталонного конденсатора, расположенная между мемб-. раной 2 и пластиной 4, остается относительно постоянной.Величины емкостей передаются с помощью измерительной схемы на регистрацию аппаратуру, преобразующую их в выходной сигнал пропорционально отношению емкостей С /С, где Сб емкость конденсатора при нулевом давлении. Величина этого отношения на самом низком уровне измеряемого давления соответствует значениюС/С(Р) - 1,т,е, емкость измерительного и эталонного конденсаторов устанавливается равным на самом низком уровне измеряемого.давления. Возникающие температурные напряжения в материале корпуса изменяют величины зазоров конденсаторов между обкладками 6-11 электродов неравномерно в силу неодинаковых изменений размеров толщин мембраны и пластины, образующих заЗораСледовательно, значение измерительной емкости СХ уже при давлении, равном нулю, изменяется пропорционально изменению температуры., причем значение измерительной емкости С отличается от емкости С, т.е, при температуре Со/Сс (Ро)Ф 1.Так как материал втулки 5 по температурному коэффициенту линейного расширения (ТКЛР) выбран с достаточно высокой степенью чувствительности к малому изменению температуры относительно материала мембраны, то установка втулки 5 в цилиндрическую часть жесткого центра 3 мембраны 2 меняет относительное положение поверхностей электродов 6 и 8, т.е. компенсационный конденсатор (С) является более чувствительным к температуре, чем измерительный коиденсатор (Сх), и является таким образом термокомпенсационным. Подсоединяя компенсационную емкость С Х к измерительной емкости СХ последовательно, или параллельно, отношение емкостей-- (Р, ) Со Сх+С при параллельном соединении емкостей Х "К4 Ь 8, ГСоставитель О.Полеведактор М.Келемеш Техред А,Крацчук Корректор аказ 2777 Тираж 357НИИПИ Государственного комитета по изобрет при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушс Подписноеениям и открытиям кая наб., д. 4/5 дственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина ро 5 саабпри последовательном соединении Ски С к остается не измененным при любых.изменениях температуры,Таким образом, положительный эффект в изобретении достигается заь Цсчет компенсации температурных изменений соотношения емкостей эталонного и измерительного конденсаторов путем подключения последовательно, илипараллельно компенсационного (термозависимого) конденсатора к измерительному. Кроме того, достигаетсяпрактически полное исключение темпе-.ратурной погрешности начального выходного сигнала, а следовательно,увеличение точности измерений давлений измеряемой среды в 1,5-2 раза вдиапазоне от -200 до +200 С криогенных температур. Формула изобретенияУстройство для измерения давле" ния, включающее емкостный датчик давления и измерительную схему с регистратором, при этом датчик давления содержит вакуумированный корпус, упругую мембрану с жестким утолщенным центром, выполненным со стороны подвода измеряемой среды, изолированными центральным электродом измерительного конденсатора и кольцевым периферийным электродом эталонного конденсатора и установленную с зазором относительно мембраны пластину с расположенными на ней зеркальносимметричными неподвижными изолированными электродами измерительного и 5эталонного конденсаторов, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности за счет уменьшениятемпературной погрешности, в датчикедавления в жестком центре мембраны 10 по центру выполнено сквозное отверстие, в которое установлена с зазоромвведенная в датчик втулка, выполненная из материала с коэффициентом линейного расширения большим по сравнению с коэффициентом линейного расширения материала мембраны, при этомодин торец втулки жестко скреплен сторцовой частью жесткого центра, аее свободный торец расположен заподлицо с поверхностью мембраны и на немустановлен через изолирующую прокладку дополнительный круглый электрод,введенный в датчик термокомпенсационного конденсатора, второй ответныйэлектрод которого в виде круга расположен зеркально-симметрично на пластине, а электроды измерительногоконденсатора выполнены в форме колец,один иэ которых установлен по краю 30 отверстия жесткого центра, а другойна пластине, при этом термокомпенсационный конденсатор включен в измерительную схему последовательно илипараллельно с измерительным конденса