Датчик давления

ОПИСАНИЕ 355519ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сома Советских Социалистических Республик.1970 ( 1461697/18-1 аявлен с присоединением заявки Х иоритет Комитет по деламобретений и открытири Совете МинистровСССР Опубликовано 16.Х.1972. БюллетеньДата опубликования описания 03.1.1973 К 531.787,91(088.8 Авторы зобретен И. Жучков, Э. М, Зайцев и А, А. Шоши аявите ЧИК ДАВЛЕНИЯ т гО рого преобразовательные контурь Изобретение опносится к области измерительной техники, в частности к датчикам давления с частотным выходным сигналом, и может быть использовано для точного измерения статических и динамических давлений жидкостей и газов в широком температурном диапазоне с частотой измеряемого процесса до 500 гтрк,.Известны датчики давления с частотным выходным сипналом, содержащие мембрану, соединенную рычажной передачей через упругий вьсвод перемещения в корпусе с дифференциальным частотным преобразователем, у которого .мембрана и передаточный рычаг, проходящий через упругий вывод перемещения, совмещены и выполнены за одно целое.Недостатком таких датчиков является зависимость выходной разности частот от влияния внешних дестабилизирующих факторов (температу ры окружатощего давления, времени и т. д.). Кроме того, такие датчики имеют отграниченное быстродействие, величина которого зависит от электромеханических характеристик дифференциального частотного преобразователя, Применение метода стабилизации суммы частот в таком датчике повышает стабильность его градуировочной характеристики и одновременно анижает его быстродействие, вследствие инерционности исполнительного элемента, изменяющего силу натяжения струн. Целью изобретения является повышение быстродействия и точности измерения давления. Это достигается благодаря тому, что передаточный рьпчаг выполнен в виде балки, середина которой и один из концов соединены перемычками с мембраной, первая - с ее жестким центром, а второй - ,с периферий,ной частью, а,на противоположньтх сторонах другого конца балки закреплены якори дифференциального преобразователя, снабженного двумя дополнительными обмотками, подключенными к выходу блока автоматической стабилизации суммы частот.На фиг. 1 изображен упругий элемент датчика с передаточным рычагом и дифференциальными индуктивными, преобразователями; на фиг. 2 - блок-схема датчика,Упругий элемент датчика состоит из изгоовленных как одно целое мембраны 1 и пеедаточного рычага 2, выполненного в виде балки, один конец которой соединен перемычкой 3 с периферийной частью мембраны 1, а середина перемычкой 4 - с жестким центром мембраны, На,консольной части рычага 2 закреплены якори 5 дифференциального индуктивного преобразователя б с П-образными магнитопроводами 7, рабочими об мотками 8 и 9 и подмагничивающихти обмотками 10 и 11.Обмотки 8 и 9 индуктивнтеля б включены в колебагенераторов 12 и И, выходные напряжения с которых поступают на смеситель 14, соедидинанный с фильтром низких частот 1 б и полосовым фильтром 1 б.После фильтра 1 Б выделяется разность частот Ь= - 2, а после полосового фильтра 1 б - сумма частот Х = +2, поступающая на вход смесителя 17, второй вход которого соединен с кварцевыи генератором 18 с стабилизированной частотой г. Вырюд смесителя 17 соединен с преобразователем частоты 19.Под действием измеряемого давления мембрана 1 прогибается и перемещает консоль передаточного рычага 2 при этом изменяются зазоры между якорями б и матнитопроводами 7, и, следовательно, индуктивность рабочей обмотки 8 индуктивного преобразователя б увеличивается, а обмотки 9 - уменьшается, Тем самым изменяются и резонансные частоты автоколебательных контуров генераторов 12 и 18, у генератора 12 - частота уменьшается, а у генератора И - увеличиваемся.Разность частот Ь= - 2, снимаемая с смесителя 14 и фильтра низких частот 1 Б, является вьиодным сигналом датчика. Напряжение суммы частоты Х=,+ поступает на смеситель 17, а разность частот Ьо=нг - Х 1 преобразуется преобразователем 18 в напряжение ЬУ, которое подмагничивает рабочие обмотки 10 и 11 индуктивного преобразователя б.Под воздействием какого-либо дестибилизирующего фактора частоты , и 2 генераторов 12 и И изменяются в одну сторону.Если, например, частоты , и 2 увеличиваются на величины Ь и Ь, то при этом сумма частот становится равной ,+12+Ь+ +Ь, что приводит к появлению сипнала на ,выходе смесителя 17,с частотойМо =- ( + 2+ М 2+ Ь )Необходимым условием нормалцной работоопоообности системы является соблюдение условия Ь 7 о) О, т, е.,необходимочтобы ЬГо не переходила через нуль,при любых дестибилизирующих факторах в пределах эксплуатационных норм. На,выходе преобразователя 18 происходит уменьшение амплитуды напрядения постоянного тока и, следовательно, увеличиваются индуктивности обмоток 8 и 9, что приводит к уменьшению частотИ 2.Уменьшение частот происходит до тех,пор,гока сумма частот КС-генераторов 12 и 18не станет равной частоте кварцевого генератора 18,Одновременно с повышением стабильности ,выходного сигнала с датчика:значительно уменьшается нелинейность функции преобразования, что видно из следующей зависимости,Я 8 (1 - /г) Р 232 ЬЗЕ ЯИ (У +12) С, - частота,первого КС-генера 10 где тора;2 - частота второго КСчгенератора;А - постоянный коэффициент; Р - радиус мембраны;Й - толщина мембраны; ро - относительная магнитная проницаемость зазора;5 - ллощадь сечения воздушногозазора;й - число виточков обмотки преобразователя;С - емкость лервого колебательного контура;- отношение емкостей первого и С,;второго колебательных контуров;Р - давление, приложенное к мембр ане;Е - модуль упругости материаламембраны. 15 20 30 Предмет изобретения Датчик давления, содержащий мембрану,выполненную заодно целое с:передаточным рычагом, дифференциальный индуктивный 40 преобразователь с П-образным магнитопроводом, включенный в колебательной коптур, и блок автоматической стабилизациями суммы частот, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и быстродейст вия, в нем передаточный рычат вьиполнен ввиде балки, середина которой и один из концов соединены перемычками с мембраной, первая - с ее жестким центром, а вторая - с периферийной частью, а на противоположных сторонах друпого козинца балки закреплены якори дифференциального индуктивного преобразователя, сна(бженного двумя дополнительными обмотками, подключенными к выходу блока автоматической стабилизации 55 суммы частот.