Емкостный дифманометр

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ ЕСПУБЛИ И ЕТ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗО АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Ленинградский государственный техческий университет(56) Авторское свидетельство СССРМ 951089, кл. О 01 1 13/06, 1980,Авторское свидетельство СССРМ 617695, кл, 6 01 1 13/02, 1977,1 2 Д 51)5 6 01 . 9/12, 13/02(54) ЕМКОСТНЫИ (57) Изобретение о ение и может быть го измерения д давлений Цель и чувствительности ние конструкции д изобретения: емко держит корпус 1 центральную опор ку 3, измерительны ДИФМАНОМЕТР тносится к приборостроиспользовано для точноавления и перепада зобретения: повышение и надежности, упрощеифманометра. Сущность стный дифманометр сос входными штуцерами, ную пластину-перегороде мембраны 2 с двух сто1796934 5 10 20 40 рон от опорной пластины 3 с жестким соединительным стержнем 5, подвижные электроды 6, 7 емкостного датчика перемещения на измерительных мембранах 2 и неподвижные электроды 8, 9 на опорной пластине 3. Особенностью дифманометра является то, что в нем по оси расположения штуцеров в опорной пластине выполнено центральное отверстие, а измерительные мембраны выполнены с двухступенчатыми упорами, причем первые ступени 5 упоров меньшего диаметра расположены в центральном отверстии опорной пластины, а вторые ступени 4 упоров большего диаметра расположены в области рабочих зазоров емкостных датчиков Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для точного измерения давления.и перепада давлений.Известен емкостный дифманометр с двумя взаимосвязанными через упоры измерительными мембранами.Наиболее близким к изобретению является емкостный дифманометр, содержащий корпус с двумя входными штуцерами давлений, центральную опорную пластину-перегородку, две измерительные мембраны с двух сторон от опорной пластины с жестким соединительным стержнем., подвижные электроды емкостного датчика перемещения на измерительных мембранах и неподвижные электроды на опорной пластине, Недостатком известного устройства является низкая чувствительность, поскольку по соображениям прочности радиус свободной (вне штока) эоны мембран приходится уменьшать, либо увеличивать толщину свободной зоны мембран, Чувствительность может быть повышена путем использования многоштоковой связи между мембранами, 25 однако, такая конструкция требует строгойидентичности штоков, что резко усложняетконструк.цию.Цель изобретения - повышение надежности при воздействии односторон него давления и упрощение конструкции дифманометра,Цель достигается тем, что в емкостном дифманометре по оси расположения штуцеров давлений в опорной пластине выполнено центральное отверстие, а измерительные мембраны выполнены с двухступенчатыми упорами, причем первые ступени упоров меньшего диаметра расположены в центральном отверстии опорной перемещения по краю центрального отверстия. В каждой мембране 2 между центральной ее частью и периферийной могут быть дополнительно выполнены двухступенчатые упоры 4, 5, а в опорной пластине 3 - отверстия для них. Датчики перемещения обеих мембран 2 могут быть включены в обратные связи операционных усилителей 10, 11 активных емкостных делителей напряжения, выходы которых соединены с входами разностного устройства 13, Положительный эффект: повышенная надежность при воздействии одностороннего давления, возможность точного измерения давления иперепада давления. 2 з.п,ф-лы, 1 ил,пластины, а вторые ступени упоров большего диаметра расположены в области рабочих зазоров емкостных датчиков перемещения по краю центрального отверстия, Для повышения чувствительности при изменении малых перепадов давлений) в каждой мембране между центральной ее частью и периферийной могут быть дополнительно выполнены симметрично расположенные двухступенчатые упоры, а в опорной пластине - отверстия для них. Для расширения функциональных возможностей путем измерения статических односторонних давлений и перепадов давления, емкостные датчики перемещения обеих мембран могут быть включены в обратные связи операционных усилителей активных емкостных делителей напряжения, выходы которых соединены с входами разностного устройства,На чертеже изображен предлагаемый дифманометр,Емкостный дифманометр содержит две крышки 1 с входными штуцерами давлений Р 1 и Р 2, две идентичные измерительные мембраны 2, разделенные перегородкой - опорной пластиной 3. На мембранах 2 выполнены двухступенчатые упоры: со сту-. пенькой защиты 4 большего диаметра и с опорной ступенькой 5 меньшего диаметра, Между упорами на мембранах сформированы электроды 6 и 7 емкостного датчика прогиба мембран, В опорной пластине 3 выполнены сквозные отверстия, через которые проходят опорные ступеньки 5, На перегородке между отверстиями, соответственно электродам 6 и 7, сформированы неподвижные электроды 8 и 9 емкостных датчиков перемещения мембран 2. Электроды 6 и 7 подключены ко входам операцион1796934 ных усилителей 10 и 11, электроды 8 и 9подключены к выходам усилителей 10 и 11.Выход генератора 12 прямоугольных импульсовв, через опорные емкости Со подключен ко входам усилителей 10 и 11, Выходы 5усилителей 10 и 11 подключены ко входурэзностного устройства 13,Работа дифманометра осуществляетсяследующим образом. При отсутствии давлений (Р 1 = Р 2 = О), мембраны 2 относительно 10пластины 3 расположены симметрично, аторцы опорных ступенек упоров находятсяв контакте друг с другом, при этом, емкостимежду электродами б и 8 и между электродами 7 и 9 равны между собой. Выходные 15напряжения усилителей 10 и 11, при этом,равны между собой и разность их равнанулю. При наличии давлений Р 1 и Р 2 и ихравенстве, упоры по-прежнему в контакте,и мембраны, соединенные вместе, расположены симметрично относительно опорнойпластины. Межупорные области мембранпрогибаются, емкости между электродами Формула изобретения 1, Емкостный дифманометр, содержащий корпус с двумя входными штуцерами давлений, центральную опорную пластину- перегородку, две измерительные мембраны с двух сторон от опорной пластины с жестким соединительным стержнем, подвижные электроды емкостного датчика перемещения на измерительных мембранах и неподвижные электроды на опорной пластине, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности при воздействии одностороннего давления и упрощения конструкции, в нем по оси расположения шту-. церов давлений в опорной пластине выполнено центральное отверстие, э измерительные мембраны выполнены с двухступенчатыми упорами, причем первые ступени упоров меньшего диаметра расположены в центральном отверстии опорной пластины, а вторые ступени упоров большевозрастают, но остаются одинаковыми, выходной сигнал раэностного устройства равен нулю, что указывает на отсутствие перепада давления, При Р 1, не равном Р 2, под действием разности давлений, действу- ющей на единый мембранный узел из двух жестко связанных через упоры мембран 2, мембраны смещаются в сторону меньшего давления, одна из емкостей возрастает, а другая уменьшается. Выходное напряжение разностного устройства 13 пропорционально прогибу мембран или измеряемому перепаду давления. Элементы описанного емкосТного дифманометра могут быть изготовлены на основе групповой микроинтегральной технологии методами химического травления кремния с высокой точностью задания размеров упоров, отверстий и зазоров с помощью фотошаблонов. Описанная конструкция обладает повышенной надежностью при воздействии одностороннего давления и обеспечивает точное измерение давления и перепада давления. го диаметра расположены в области рабочих зазоров емкостных датчиков перемещения по краю центрального отверстия.2, Дифманометр по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью измерения малых перепадов давлений путем повышения чувствительности, в каждой мембране между центральной ее частью и периферийной дополнительно выполнены симметрично расположенные двухступенчатые упоры, а в опорной пластине - отверстия для них.3. Дифманометр по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем измерения статических односторонних давлений и перепадов давления, емкостные дэтчики перемещения обеих мембран включены в обратные связи операционных усилителей активных емкостных делителей напряжения, выходы которых соединены с входами разностного устройства,