Способ измерения давления и устройство для его осуществления

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл. 0 01 1, 13/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(53) УДК 531787,088,8) Дата опубликования описания 2 502.80(72) Авторы изобретения Л.В.Малейко, В.И.Красов и Е.И,Юревич Особое конструкторское бюро технической кибернетики Ленинградского политехнического института им. М.И,Калинина(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение касается измерений абсолютного давления или разности давлений газовых сред.Известен способ силовой компенсации давления сжимаемых сред, например воздуха, механическими или элект ростатическими силами, возвращающими элемент измерения разности давления в исходное состояние, соответствующее нулевому перепаду давлений, заключающийся в том, что подают эта" лонное и измеряемое давления в две герметичные камеры, разделенные элементом измерения разнбсти давлений, затем осуществляют компенсацию разности давлений механическими или электростатическими силами, возвращая элемент измерения разности давлений в исходное состояние. По величине приложенного усилия судят о величине измеряемого даления или разности давлений 1 .Недостатками такого способа силовой компенсации давления являются недо" статочная точность измерения,обуслов ленная гистерезисом, температурной зависимостью и нестабильностью во времени элемента измерения разности давлений, увеличение погрешности с расширением диапазона измерения, 30 ухудшение точности, механическими,силами из-за наличия гистерезисаи люфтов в механическом приводе исложность реализации способа.Известен также способ измерениядавления, основанный на компенсацииразности давлений в двух герметичныхкамерах 2 . Недостатками этого способа являются низкая точность измерения, обуаловленная гистереэисом, температурной зависимостью и нестабильностью ,мембраны во времени, ограничение диапазона измерения сверху электрической прочностью чувствительного элемента, а также сложность создания стабильного источника напряжения силовой компенсации, реализующего квадратичную зависимость напряжения от величины измеряемого давления.Цель изобрЕтения - повышение точ" .ности измерений и автоматизация процесса измерения.Это достигается тем, что по предложенному способу компенсацию разности давлений осуществляют изменением давлений в одной из камер, измеряя при этом время, необходимое для компенсации и по величине этого времени55 судят о первоначальной разностидавлений,В устройстве для осуществленияспособа герметичные камеры снабженыгерметичными кранами эталонного иизмеряемого давлений, а одна изкамер оборудована индикатором проте 1 кания газа и промежуточной камеройсо стабилизатором давления, соединенной через пористый натекатель с камерой. Устройство такжеснабжено цифровым преобразователемвременного интервала, выход которого соединен .с индикатором, а входысоединены с элементом контроля нулевой разности давлений и через устройство контроля начала измерения скраном измеряемого давления.На чертеже схематически изображено устройство для реализации пред-ложенного способа.Устройство содержит две герметичные камеры 1 и 2, разделенные индикатором 3 нулевой разности давлений.ерметичные камеры снабжены герметичными кранами 4, 5 измеряемого и эталонного давлений, а одна из камер 25оборудована индикатором б протеканиягаза и промежуточной камерой 7 со стабилизатором 8 давления, соединеннойчерез пористый натекатель 9 с камеройПредложенное устройство снабженотакже цифровым преобразователем 10временного интервала, выход которогосоединен с индикатором б, один входс элементом контроля нулевой разности давлений, а другой вход через Э 5устройство контроля 11 начала измерения соединен с краном измеряемого .давления, Для исключения температурной погрешности измерительное устройство помещено в термостат 12. В случае измерения давлений в широком40диапазоне и увеличения вследствие,этого общего времени измерения целесообразно осуществлять переключениедиапазонов измерения подключением(или отключением) дополнительных 45герметичных камер 13 и 14 и (или)подключением (отключением) дополнительных натекателей 15 и 16.Сйособ измерения давления осуществляется следующим образом. 50эталонное и измеряемое давлениеподают в две герметичные камеры,разделенные элементом контролянулевой разности давлений, а затемосуществляют компенсацию разностимеждУ давлениями механическими силами подачей исследуемой среды,например газа, через натекательв одну из камер и произвсдят измерение интервала времени от моментаначала протекания газа через натекатель до Момента выравниваниядавлений в камерах,по которому судят о величине измеряемого давленияили разности давлений.Устройство работает следующим 65 образом.Включают термостат 12 и стабилизатор 8 давления. Открывают краны 4 и 5, подключают камеры 1 и 2 к измеряемо-, му и эталонному давлениям. Закрывают кран 5, а затем кран 4, Когда кран 4 закрыт, то в камере 2 изменяется давление за счет перетекания исследуемой среды, например газа, через натекатель 9. Затем, устройство контроля 11 начапа измерения включает Функциональный преобразователь 10, которыйотсчитывает время. Когда давление в камере 1 достигает величины равной давлению в камере 2, элемент 3 выдает команду в функцИональный преобразователь 10 об окончании измерения. Диапазон измерения ограничен снизу пороговой чувствительностью элемента 3, а сверху - только механической прочностью чувствительного элемента. Погрешность измерения определяется точностью отсчета интервала времени, характеризующего величину измеряемого давления, точностьюподдержания температуры термостатом 12, давления - устройством 8, а также точностью определения эначений" коэффициентов Функции преобразоВ 1 ания. Погрешность измерения имеет систематический характер и может быть минимизирована при настройке системы. Аб. солютная величина погрешности носит постоянный характер во всем диапазоне измерения, так как систематическая и случайная погрешности не увеличиваются пропорционально диапазону измерения при измерении интервала функциональным преобразователем. Коэффициенты функции преобразования вычисляются по известным значениям эталонного дав- . .ления, давления в камере 7, объема камеры 1 и проводимости натекателя 9 с учетом изменения его величины в период измерения за счет вариации давления в камере 1. Согласно предложенному способу необходимо предварительно определять ориентировочные значения этих параметров экспериментально, что даетпредварительные значения коэффициентов Функции, а затем производить уточнение коэффициентов Функции преобразования экспериментальной характеристики давление в Функции временного интерваларасчетом на ЦВМ методом наименьших квадратов (максималь - ного соответствия) .Таким образом предложенный способизмерения давления и устройство для его осуществления по сравнению с известными устройствами аналогичного типа обладают высокой точностью измерения давления, достаточно широким диапазоном измерения и простотой конструктивной реализации.Фоомула изобретения1, Способ измерения давления, основанный на компенсации разности лав717583 Г 3 ИИПИ Заказ 9826/5 илиал НПП Патент, г Ужгород, ул. Проектна лений в двух герметичных камерах, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, компенсацию разности давлений осуществляют изменением давлений в од.ной из камер, измеряя при этом время, необходимое для компенсации,- и по величине этого времени судят о первоначальной разности давлений,2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее две герметичные камеры, разделенные элементом контроля нулевой разности давлений, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что герметичные камеры снабжены герметичными кранами эталонного и измеряемого давлений, а одна иэ 1 З камер оборудована индикатором проте-. кания газа и промежуточной камерой со стабилизатором давления, соединенной через пористый натекательс камерой,3. Устройство по п.2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюавтоматизации процесса измерения,оно снабжено цифровым преобразователем временного интервала, выходкоторого соединен с индикатором,а входы соединены с элементом контроля нулевой разности давлений ичерез устройство контроля начала;измерения с краном измеряемого давления,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Петунин А,Н, Измерение параметров газового потока. М., Машиностроениеф, 1974, с.73.2. Патент СЬВ 93354721,кл.73-398,1967 (прототип),"г 5 Р, .,г ".гГ Г Тираж 1019 подпися ое