Устройство для измерения давления

(21) (22) (46) (71) 071446/24-10)2.06.869.02,88. Бюл. У 8сесоюзный заочный маш строиел 72 аре и С. (53) (56) У 50Ав У 11 (54) СССР76.СР985.ДАВЛ туры окружаюшей менении темпеды. 2 ил. ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ыи институтВ.Е, Шатерников, С.Ф. ЛМихайлов531.787 (088.8)Авторское свидетельство258, кл. С 01 1. 9/10, 1торское свидетельство С6046, кл. С 01 Е 9/10,УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ(57) Изобретение относится к средствам для измерения статических и динамических давлений и температур. Цельизобретения - повышение точности ирасширение функциональных возможностей за счет измерения температуры.При воздействии давления мембрана 1прогибается, за счет этого происхо,ЯО 1377635 дят изменения зазоров А и В соответственно величины реактивного и активного сопротивлений катушек 3 и 4. Изменяются также зазоры Б и С, т.к.мембрана 1 воздействует на цилиндр 2как на силопередающий элемент, т,е.сжимает. Изменение зазора С приводитк изменению величины реактивного иактивного сопротивлений катушки 4.При соблюдении укаэанных соотношенийдостигается возможность увеличениячувствительности к изменению амплитуды и уменьшения чувствительностй кизменению фазы сигнала, которые реализуются за счет одновременного и содним знаком изменения всех составляющих электрической цепи измерительной схемы устр-ва. Кроме того, умень- Ушается температурная составляющаяпогрешности измерения давления при (,Изобретение относится к средствам для измерения статических и динамических давлений и температур и препредназначено для контроля высокотем 5 пературных процессов, например изме-. рения давления.и температуры пороховых газов.Целью изобретения является повышение точности и расширение функциональных возможностей за счет измерения температуры.На фиг. 1 представлена схема датчика устройства; на фиг. 2 - изме - рительная схема устройства. 15Устройство содержит мембрану 1 цилиндрический корпус 2, катушку 3 индуктивности, установленную коаксиально внутри катушки 4 индуктивности, Катушки 3 и 4 образуют.;зазоры 20 А и В относительно мембраны 1 и зазор Б между торцами катушек, близлежащих к основанию 5, с которым катушка 4 образует зазор С. При этом катушка 3 жестко установлена на ди электрическом стержне 6, закреплен - ном на основании 5, образующим за-. зор с цилиндрической поверхностью корпуса 2, на котором жестко установлена катушка 3. При этом радиус ка тушки 4 в три и более раза больше радиуса катушки 3, а материал мембраны имеет электропроводность в девять и более раз больше, чем матерна. основания (например, удельное сопротивление меди равно 1,673 10 Ом см,-ба титан имеет 55"10 Ом см при той же температуре). При этом зазор А меньше или равен В и одновременно приблизительно равен С. 40Соотношения между радиусами катушек и зазорами задаются соотношениямиР. 1,б,ы 3, Р,1 р,бы+3, А = ВККатушки 3 и 4 включены через коммутатор 7 в измерительную цепь, содержащую генератор 8 с фиксированной частотой (и) и три независимых блока измерения сигналов; амплитуды 9 и.фазы 10 и 11 (фиг. 2). Причем, когда катушки соединены последовательно согласно, то они через коммутатор 7 подключены к блоку 9, а когда коммутатор подключает (по команде оператора) в отдельности каждую катушку и разрывает цепь незадействованной катушки, происходит подключение к блоку 10 или, наоборот, к блоку 11,выходы которых подключены к блоку 12разности фаз. С выходов блоков 9, 10и 12 сигналы поступают на входы блоков 13, 14 и 15 представления информации (например, осциллографы).Предлагаемое устройство работаетследующим образом,На датчик устройства одновременно воздействуют избыточное давлениеи температура высокотемпературногопроцесса, например давления пороховых газов.Работа датчика в режиме измерениядавления,При воздействии давления мембрана 1 прогибается, за счет этого происходят изменения зазоров А и В и,соответственно, величины реактивного и активного сопротивлений катушки 3 и величины реактивного и активного сопротивлений катушки 4, Совместно с изменением зазоров А и В изменяются зазоры Б и С, так как мембрана, заделанная на торце цилиндра 2, воздей. ствует на него как силопередающий элемент, т.е. сжимает его. Катушка 4 индуктивности жестко заделана на стержне 6 и поэтому остается непод - вижной. Изменение зазора Б между катушками приводит к изменению коэффици ента связи КБ и соответственно, их взаимоиндукции; Изменение зазора С приводит к изменению величины реак тивного и активного сопротивлений катушки 4.При соблюдении указанных соотношений достигается возможность увеличения чувствительности к изменению ам - плитуды и уменьшения чувствительности к изменению фазы сигнала, что осуществляется за счет одновременного и с одним знаком изменения всех составляющих электрической цепи. Тем самым повышается чувствительность измерения давления,Кроме того, в предлагаемом датчике одновременно осуществляется уменьшение температурной составляющей погрешности измерения давления при изменении температуры окружа ошей среды. Поставленная цель достигается за счет компенсации температурного изменения электропроводности материалов корпуса и основания.Работа датчика при измерении температуры высокотемпературного процесса.1377 б 35 5 10 основания. В этом случае коммутатор 7 включает катушку 3 в схему измерения фазы сигнала. При этом цепь катушки 4 разомкнута.Фаза сигнала, снимаемого с катушки 3, практически остается без изменения при изменении зазора А. Это означает, что изменение давления, его величина не влияют на фазу измеряемого сигнала.Температурное воздействие контролируемого процесса приводит к разогреву мембраны, При этом одновременнопроисходит увеличение зазора А, которое не оказывает влияние на фазусигнала, и изменение - увеличениеэлектропроводности материала мембраны, Изменение электропроводностиприводит к изменению фазы сигнала,по величине которой судят о температуре высокотемпературного процесса.Работа датчика при измерении градиента температуры датчика.В этом случае показания снимают 25с выхода блока 12 сравнения фаз, т.е.сначала коммутатор 1 включает катушку 3, а затем катушку 4,Работа датчика при включении катушки 3 и измерении температуры мембраны рассмотрена выше.При включении коммутатором 7 катушки 4 в блок измерения фазы проводят измерение температуры основа- .ния 5.35Изменение давления приводит к изменению зазоров В и С и, соответственно, полного. сопротивления катушки 4, ее амплитуды и фазь 1.Изменение зазоров В и С, т.е. изменение давления, не оказывает влияния на фазу сигнала.Изменение фазы как и в предыдущемслучае происходит при изменении электропроводности материала основани:, 45вызванного его нагревом и по величине изменения фазы можно судить о величине изменения температуры основания,Разница измеренных температур мембраны и основания позволяет определить градиент температуры датк Я Изменение электропроводности мем 55браны не оказывает существенного вли-.яния на фазу выходного сигнала, таккак катушка 4 относительно мембраныимеет параметр9, при котором изменение электропроводности практически не влияет на изменение фазы.Действительно, так как параметры Р катушки относительно мембраны и основания различаются более чем в три раза, то для получения пропорционального приращения электропроводность мембраны должна иметь чувствительность более чем в 9 раз выше, чем у Таким образом, предлагаемое устройство позволяет увеличить точность и чувствительность измерения давления и температуры высокотемпературного процесса и одновременно измерить градиент температуры датчика.Измерения температуры контролируемого процесса и градиента температуры датчика позволяют, кроме того, уменьшить температурную погрешность за счет обработки показаний по градуировочным характеристикам, снятым пи нормируемых значениях градиента температуры датчика. Формула изобретения Устройство для измерения давления, содержащее датчик давления и измерительную схему, причем датчик давления выполнен в виде полога цилипд -рического корпуса с мембраной на одном торце и цилиндрическим, в нидепробки, основанием на другом, приэтом основание размещено внутри корпуса с радиальным зазором и скреплено с корпусом своим торцом, и размешенных в корпусе соосно с. зазорамиотносительно мембраны двух катушек причем первая катушка жестко скреплена с корпусом и размещена с зазором относительно внутреннего торпа основания, о т л и ч а и щ е с с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей за счет обеспечения измерения температуры, датчик давления снабжен стержнем, вторая катушка датчика размещена внутри первой с радиальным зазором и закреплена на однол конце стержня, второй конец которого закреплен на основании, при этом стержень выполнен из диэлектрического, а основание - из немагнитного электропроводящего материалов, измерительная схема содержит коммутатор, генератор частоты. блок измерения амплие,1 р,5 ы" 3,гдето,0м ф о А, ВРедак оррек рняк писно/5 ектная,оизводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород туды сигнала, два блока измерения фа -эы сигнала, блок измерения разностифаэ и три блока представления информации, причем выходы катушек и генератора частоты подключены к входукоммутатора, выход которого подключенк блоку измерения амплитуды и блокамизмерения фаэ, соединенным по выходус блоком измерения разности фаз, который подключен к первому блоку представления информации, причем блок измерения амплитуды и один из блоковизмерения фазы подключен соответственно ко второму и третьему блокам 15представления информации, при этомвыполняются соотношения бю 9 бБ, к- зк, е 1 р,б,и 3,Составитель А. СоколовскийПовхан Техред М.Ходанич аказ 860/35 Тираж 847 ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., удельные электропроводности соответственномембраны и основания;радиусы соответственнопервой и второй катушек;зазоры между мембранойи торцами второй и первой катушек соответственно;зазор между первой катушкой и основанием;магнитная проницаемостьвакуума;частота питания.