Датчик разности давлений

(19)17 вою 6 9/12 ИЕ И ОБРЕТЕНТЕЛЬСТВУ П АВТОРСКО В ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Научно-исследовательский институт физических измерений(56) Авторское свидетельство СССРМ 1622788, кл, 6 01 . 9/12, 1989,Авторское свидетельство СССРМ 1150500, кл, 6 01 1 9/12, 1983 (прототип).(54) ДАТЧИК РАЗНОСТИ ДАВЛЕНИЙ(57) Использование: для измерения статических и динамических давлений жидких и газообразных сред, Цель - повышениеточности измерения за счет уменьшениятемпературной погрешности. Сущностьизобретения: датчик содержит вакуумированный корпус 1, цилиндрическое основание 2, в котором выполнены полость 3,ограниченная первой измерительной мембраной 4, и полость 5, ограниченная второй Изобретение относится к измерительной технике, в частности к емкостным датчикам разности давлений, и может быть использовано для измерения статических и динамических давлений жидких и газообразных сред,Известен емкостный датчик давления, содержащий две йлоские мембраны с краевыми втулками, обращенными одна к другой торцами, между которыми расположен металлический неподвижный диск, который .зажат в корпусе с помощью двух шайб из электроизоляционного материала.Недостатком известной конструкции является низкая точность измерения, обусловленная тем, что расстояние между элекизмерительной мембраной 6, Полость 3 имеет доступ к давлению Р 1. Полость 5 имеет доступ к давлению Р 2 через канал 7 и изолирована от давления Р 1 пластиной 8, Напротив мембран 4 и 6 установлен неподвижный диск 9 с зазором. На планарной стороне основания 2 (на мембранах 4 и 6) через диэлектрический слой сформированы круговые электроды 11 и 12 измерительных конденсаторов емкостью Сх 1 и Сх 2, а на недеформируемой части основания 2 - круговые электроды 13 и 14 опорных конденсаторов емкостью Со 1, Со 2, На диске 9 в зеркальном отображении через другой диэлектрический слой сформированы электроды. Для соединения датчика с магистралью к цилиндрическому основанию 2 приварен штуцер 16. Предлагаемый счетчик имеет повышенную в 2 - 3 раза точность измерения, 1 ил. тродами двух емкостей задается двумя шайбами и от воздействия температуры неравномерно изменяется расстояние между электродами, что влечет ложные изменения выходного сигнала. Кроме того, отсутствие опорных емкостей, находящихся в тех же эксплуатационных условиях, что и измерительные емкости, не позволяет обеспечивать высокую точность измерения разности давлений в широком температурном диапазоне.Цель изобретения - повышение точности измерения за счет уменьшения температурной погрешности,Поставленная цель достигается тем, что в датчик разности давлений, содержащийдве идентичные плоские мембраны и неподвижный диск, установленный с зазором относительно мембран, введеноцилиндрическое основание, в котором выполнены подводящие каналы, мембраны 5выполнены в одной плоскости торцевой поверхности цилиндрического основания, приэтом на мембранах через диэлектрическийслой сформирбваны измерительные круговые электроды, а на недеформируемой части основания размещены два введенныхопорных круговых электрода, при этом надиске в зеркально симметричном отображении через диэлектрический слой сформированы четыре круговых неподвижных 15электрода.На фиг.1 схематично изображен датчикразности давлений; на фиг.2 и 3 - сеченияА - А и Б - Б на фиг.1 (топология размещенияэлектродов). 20Датчик давления включает вакуумированный корпус 1, цилиндрическое основание 2, в котором выполнены полость 3,ограниченная первой измерительной мембраной 4, и полость 5, ограниченная второй 25измерительной мембраной 6. Полость 3имеет доступ к измеряемой среде от магистрали. Полость 5 соединена каналом 7 иизолирована от полости 3 пластиной 8, Напротив мембран 4 и 6 установлен диск 9 с 30зазором, .величина которого задается толщиной кольца 10. На планарной сторонеоснования 2 (на мембранах 4 и 6) черездиэлектрический слой сформированы круговые электроды 11 и 12 измерительных 35КОНдЕНСатсрОВ ЕМКОСТЬЮ Сх 1, Схг, а На НЕдЕформируемой части основания 2 - круговыеэлектроды 13 и 14 опорных конденсаторовемкостью Со 1, Сог. На диске 9 в зеркальномотображении через другой диэлектрический 40слой сформированы также по форме электроды 15, как и на основании 2. Для соединения датчика с магистралью кцилиндрическому основанию 2 приваренштуцер 16,Датчик разработан с использованиемпланарно-пленочной технологии формирования на мембране структур металл - диэлектрик - металл (электрод) и содержит водной конструкции два измерительных канала для фиксирования давленйй Р 1 и Р 2 споследующей регистрацией разности давлений Рраз.Датчик работает следующим образом.давление Р 1 подается через штуцер 16 55в полость 3, При этом мембрана 4 прогибается на величину, пропорционал.оную абсолютному значению Р 1. Величина измерительной емкости Сх 1 изменится на вели чину ЬС 1, пропорциональную Р 1. Значение Сх 1 регистрируется преобразователем в виДе выхоДного напРЯжениЯ 01 х, пРопоР- цИОНаЛЬНОГО ОТНОШЕНИЮ СО 1/Сх 1.01 х Оо (К 1 С ) (1)Сх 1где К 1 - коэффициент преобразующей электронной аппаратуры;Оо - начальный опорный сигнал.Давление Рг подается через канал 7 в полость 5. Мембрана 6 прогибается на величину, пропорциональную давлению Р 2. Величина измерительной емкости Схг, связанная с мембраной 6, изменится на величину ЬС 2, пропорциональную Р 2.Значение Схг регистрируется вторым каналом преобразователя в виде второго напРЯжениЯ Огх, пРопоРЦионального отношению Со 1/Сх 1Ог, =Оо(Кг -- ) (2)х 2где Кг - коэффициент преобразующей электронной аппаратуры.В электронном преобразователеосуществляется периодическое уравновешивание Зарядае На КОНдЕНСатсраХ Со 1, Сх 1, Сог, Сх 2, преобразует их в напряжение 01 х и Огх и в вычитающем устройстве формирует напряжение Оаых, пропорциональное разности (01 х 02 х ) Со 1)Сх 1 Овых = 01 х 02 х КЗ (К 1 Со 2К 4 (К 2 )М = Р 1 - Р 2 = Рраз,Сх 2(3)где Кз, К 4, й - масштабные коэффициентыблоков электронного преобразователя,Таким образом, на выходе датчика получают выходной сигнал, пропорциональныйразности давлений.Предлагаемый датчик отличается от известного повышенной в 2 - 3 раза точностьюизмерения,Формула изобретенияДатчик разности давлений, содержащий две идентичные плоские мембраны инеподвижный диск, установленный с зазором относительно мембран,о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью повышения точностиза счет уменьшения температурной погрешности, в него введено цилиндрическое осно- .вание, в котором выполнейы подводящие .каналы, мембраны выполнены в одной пло="-скости торцевой ооверкйости цилиидрического основания, при этом на мембранахчерез диэлектрический слой сформированыизмерительные круговые электроды, а на1767375 симметричном отображении через диэлектрический слой сформированы четыре круговых неподвижных электрода. недеформируемой .асти основания размещены два введенных опорных круговых электрода, при этом на диске в зеркально ль В.ЗиновьМор гентал Корректор Н.Ту ДЭКТОР ТиражГосударственного комитета113035, Москва, Ж ям при ГКНТ СС 8 ТВН ИЯ М шская наб., ИЗО ИЗДВТВЛ ЬСКИЙ КО Про нат "Патент", г. Ужгород, ул.Гага а,1 СтвЕ аз 3543 ВНИИП СоставиТехред М ДПИСНО и откры