Компаратор пульсирующего давления

(19 1) С 01 1,9/1 льство СССР 1970. ство СССР 1976 (про ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬ 1 ТИЙ(54) (57) КОИПАРАТОР ПУЛЬСИРУЮЩЕГОДАВЛЕНИЯ, содержащий корпус с мембраной, электрод, укрепленный на торцеизолятора и образующий с мембраноймембранно-емкостный преобразователь,включенный в измерительный мост,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности воспроизведения амплитуды пульсаций давленияза счет уменьшения температурнойпогрешности, он снабжен втулкой,установленной в корпусе и прижатойвнешней торцовой кромкой к месту сочленения мембраны с корпусом с помощью шайбы, при этом изолятор электрода размещен внутри втулки с зазором,который заполнен высоковязкой жидкостью, со стороны торца изолятора, противоположного электроду, установленс зазором кнопочный толкатель с возвратной пружиной, а втулка выполненаиз материала, имеющего низкий коэффициент теплового расширения.Изобретение относится к техникеизмерения пульсирующих давлений и может быть использовано при воспроизведении единицы давления при динами-ческой градуировке датчиков давленияпутем сличения непосредственно с единицей статического давления в режимепульсации давления.Известны компараторы давления Г 1 .10Наиболее близким к изобретению является компаратор давления, содержащий две мембраны с неподвижными электродами, .образующими две электрическиеемкости включенные в противополож 15ные плечи измерительного моста, который позволяет сличить компенсационным способом амплитуду пульсации давления с единицей статического давления Г 23.Недостатком известного компаратора давления является снижение чувствительности и соответственно точности при уменьшении постоянной составляющей пульсирующего давления за счетувеличения зазора между мембранойи неподвижным электродом так, что , соотношение погрешностей на нижнем и верхнем пределах диапазона измерения достигает величины 10: 1 и более, Это снижение точности ЗО усугубляется тем, что при относительно малых значениях постоянной составляющей пульсирующего давления требуется измерять и пропорционально меньшие амплитуды, что дополнительно приводит к уменьшению относительного, изменения зазора от пульсации давления измерительной , емкости.Целью изобретения является повыше-о . ние точности воспроизведения амплитуды пульсации давления за счет уменьшения температурной погрешносги е Поставленная цель достигается тем,45 что компаратор, содержащий корпус с мембраной, электрод, укрепленный на торце изолятора и образующий с мембраной мембранно-емкостный преобразователь, включенный в измеричель 5 О ный мост, снабжен втулкой, установленной в корпусе и прижатой внешней торцовой кромкой к месту сочленения мембраны с корпусом с помощью шайбы,при этом изолятор электрода размещен внутри втулки с зазором, который заполнен высоковязкой жидкостью, со стороны торца изолятора, противопо" 1091043 2ложноГо электроду, установлен с зазором кнопочный толкатель с возвратной пружиной, а втулка выполненаиз материала, имеющего низкий коэффициент теплового расширения.На фиг. 1 изображен компараторпульсирующего давления," на фиг.2 -электрическая схема компаратора пульсирующего давления, на фиг.3 - осциллограммы выходного сигнала.Компаратор пульсирующего давлениясостоит из корпуса 1, мембраны 2,выполненной за одно целое с корпу",сом 1, электрода 3, укрепленногона изоляторе 4, который установленпо посадке движения во втулке 5,изготовленной из материала с низкимтермическим коэффициентом расширения. Зазор в посадке изолятора 4во втулке 5 заполнен в нагретомсостоянии высоковязкой (при нормаль"ной температуре) жидкостью, напримергудрономВтулка 4 прижата через упругуюшайбу 6 и промежуточную втулку 7гайкой 8 внешней кромкой, образованной внутренним конусом, к перифериимембраны 2. В промежуточной втулке7 размещена трубка 9, соединеннаяс кнопочным толкателем 10, торецкоторой образует с торцом изолятора4 зазор за счет возвратной пружины11 и расположения штифта 12, упирающегося в крышку 13,Внутри корпуса 1 размещен такжетрансформатор с обмотками на тороидальном сердечнике 14 и монтажнаяплата 15.В крышке 13 установлены электрические разъемы 16 и 17 для внешнейкоммутации.Электрическая схема компаратора,пульсирующего давления представляетсобой измерительный мост, состоящийиз трансформатора 18 конденсаторов19-21, резисторов 22 и 23.Первичная обмотка трансформатора18 соединена с внешним генератором24 несущей частоты. Диагональ измерительного моста соединена с электроннолучевым осциллографом 25.Емкость конденсатора 19 функционально зависит от пульсирующего давления Р, и образована мембраной 2и электродом 3. Емкость 20 являетсяпостоянной и подбирается по минимумуизмерительного зазора (емкости 19),емкость. 21 подстроечная,10910 43 3Резисторы 22 и 23 подбираются для балансировки моста по активным составляющим импеданса плеч измерительного моста.Перед работой на мембрану 2 вна чале воздействуют статическим давлением, превышающим максимальное давле.ние за период пульсации давления. При этом электрод 3 может вступить в контакт с мембраной 2. В этом случае электрод 3 отодвигается мембраной 2 вместе с изолятором 4 за счет вязкого смещения изолятора 4 во втулке 5.После этого воздействуют на мембрану 2 исходным статическим давлением, равным максимальному или минимальному давлению за период пульсации давления, Длительным нажатием на кнопочный толкатель 10 прикладывают силу через трубку 9 к изолятору 4, который под ее воздействием плавно смещается, приближая электрод 3 к мембране 2. При этом происходит балансировка измерительного моста. Про цесс балансировки моста и момент ба" данса наблюдается и настраивается по изображению выходного сигнала на экране электроннолучевого осциллографа 25, когда вначале широкая полоса З 0 несущей частоты, сужаясь, переходит в линию. При балансе измерительного моста зазор между мембраной 2 и электродом 3 оказывается всегда одним и тем же, независимо от величины дав-З 5 ления, поскольку емкость между мембраной 2 и электродом 3, т.е. емкость 19 уравнивается всегда в соответствии с постоянной емкостью второго плеча измерительного моста 20. 40 После балансировки измерительного моста, например, при давлении, равном максимальному за период пульсации . давлений, устанавливают статическое45 давление, равное постоянной составляющей пульсирующего давления, т.е. дают отрицательное (положительное в случае установки минимального эа период пульсации давления) приращение статического давления, равное тре 50 буемой амплитуде пульсации давления, Измерительный мост при этом оказывается разбалансированным на величину, соответствующую созданному приращению давления, т.е. требуемой амплитуде пульсации давления.При воздействии на мембрану пульсирующего давленчя Р, осциллограмма напряжения с выхода измерительногомоста имеет вид модулированного сигнала с частотой пульсации давления(фиг.3 а).Плавно увеличивая амплитуду пульсации давления, доводят ее до величины,когда измерительный мост Окажетсясбалансированным в экстремумах модуляционной огибающей сигнала, т,е.до 100 модуляции (фиг.36).Таким образом, в экстремумах пульсации давление достигает исходного(статического) давления, при котороммост предварительно балансировалсяа амплитуда пульсации давления становится равной созданному приращениюстатического давления и, следоватеЛьно, сличается с помощью компараторапульсирующего давления с единицейстатического давления.Использование предлагаемого компаратора пульсирующего давления повышает точность воспроизведения амплитуды пульсации давления по сравнениюс известными устройствами за счет того, что измерение амплитуды пульсациидавления осуществляется нулевым методом при постоянном - минимальном измерительном зазоре, что приводитк максимальному относительному изменению измерительной емкости для даннойамплитуды пульсации давления и, соответственно,к максимальной чувствительности независимо от постоянной составляющей пульсирующего давления, а также благодаря повышению температурнойстабильности измерительного зазора.Основная погрешность сличения воспроизводимой амплитуды пульсации давления с приращением статического давления при. помощи компаратора пульсирующего давления зависит от температурной стабильности измерительногозазора, которая определяет температурный уход исходной балансировкиза время измерения. Измерительныйзазор требуется поддерживать послеисходной балансировки с погрешностью, не превышающей чувствительнос- .ти измерительного моста к переме"Хщению т.е. на уровне порядка 1 10-10 Змкм,Указанная стабильность измерительного зазора достигнута благодаря тому, что втулка 5 с изолято,ром 4 и электродом 3 опирается на периферию мембраны 2, вследствие че-1091043 го температурная деформация корпуса иэ материала с низким термическимне передается на положение электро- коэффициентом расширения, например, да 3, Кроме того, втулка 5 выполнена ,из инваРаСоставитель А. Зосимов Редактор П. Коссей Техред Л.Коцюбняк Корректор В.Бутяга Заказ 3072/39 Тираж 823 Подписное ВКИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4