Устройство для измерения давления

(54) УСТРОЙСТВНИЯ 635/24(21) 434 (22) 11, (46) 15. (71) Азе 2.3. юп, У 10ский научнобайдж лед етикиджанскийим. Ч.Ильд тут эне и Азерб инс вательс им. И.Г политех м ческий институ рыма (72) СО б ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ПННТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗО ВТОРСНОМУ СВИ ТЕЛЬСТ М С Касимзаде, А А Джафаров М.Н.Арнольдов и Г.К,Лифантьева (53) 531.787(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР У 574650, кл. С 01 1 9/18, 1977.Материалы Всемирного электротехни ческого конгресса. 11 осква, 1977, сек ция 56, доклад 41. Электрокинетические .преобразователи - новый тип датчиков для измерения переменных давле ний в автоматике и измерительной тех нике, рис. 3.3О 7 О ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕ- (57) Изобретение относится к информационно-.измерительной технике, повышает точность изменения и расширяет область применения. По. сигналу "Пуск" из блока 20 клапан 11 закрывается, а клапан 1 О открывается. Давление измеряемой среды поступает в камеру. К 1 и изменяется до значения Р, При этом часть рабочей жидкости перекачивается из камеры К 2 в камеру КЗ, образуя раз ность потенциалов на электродах 4. Напряжение с электродов 4 через усилитрль 12, селектор 13 полярности, дифференциатор 16, формирователь 18 импульсов и нуль-орган 17 поступает в блок 20 управления и на экстремум- детектор 15. Пои достижении максимального напряжения экстремум-детек1550343 тора 15 по сигналу из блока 20 закрывается ключ 14. Это приводит к закрыгию клапана 10 и открытию клапана11. Давление в камере К 1 падает и поддействием упругих сил сильфонов 5 рабочая жидкость перекачивается обратИзобретение относится к информационно-измерительной технике, в частности к измерителям давления с деформационным (сильфонным, мембранным)преобразователем.Целью изобретения является повышение точности измерения и расширениеобласти применения путем обеспеченияработы электрокинетического преобразователя давления на постоянном потоке измеряемой среды,На фиг. 1 показана принципиальнаясхема устройства для измерения давления; на фиг. 2 - временные диаграммы,поясняющие принцип работы устройства,Устройство (фиг. 1) состоит изэлектрокинетического преобразователядавления, содержащего корпус 2,разделенный пористой перегородкой 3с токосъемными электродами 4 и сильфонами 5 на входную рабочую (Н 1),пневмо- (К 4) и гидро- (К 2), (КЗ) камеры, объем последних пар из которых,замкнутый сильфонами 5, заполнен полярной жидкостью 6 в качестве рабочей, разветвляющийся .на два канала 7,8 патрубок 9, на которых установленыэлектропневмоклапаны 10, 11 и функционально взаимосвязанных усилителя12, селектора 13 полярности импульсов, электронного ключа 14, экстремум-детектора (аналоговой памяти) 15,дифференциатора 16, нуль-органа 17,формирователей 18, 19 импульса,блока 20 управления и измерительногоустройства 21,Работа устройства измерителя давления заключается в следующем.В начальный момент клапан 10 канала 7, соединяющего входную камеру К 1с измеряемым потоком, закрыт сигналом схемы управления 20 и камера К 1посредством канала 8 с открытым клапаном 11 сообщается с атмосферой. Врезультате этого давления в камерахпреобразователя 1 равны, поэтому наего выходе отсутствует потенциал теченияЦепи управления клапанов 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 но. В момент возвращения сильфоновв исходное состояние под воздействием заднего фронта импульса блока 20вырабатывает сигнал, действием которого устройство готово к новому циклуизмерения. 2 ил.1 и 11, возбуждаясь по сигналу "Пуск" от блока 20 (фиг. 2 б), меняют их положениями, т.е. клапан 11 закрывается и клапан 10 открывается, Узлы измерителя - канал 7 (или 8) с камерой 1 Ц, обладающей пневмосопротивлением и пневмоемкостью, образуют пневматический интегратор, благодаря чему давление измеряемой среды, поступающей через канал 7 в камеру К 1, плавно изменяется до значения Р (фнг. 2 а), под действием которого часть рабочей жидкости 6 перекачивается из камеры К 2 в камеру К 3. За этот период на электродах 4 образуется разность потенциалов, изменяющаяся по линейно нарастающему закону, и далее, при постоянстве в камере К 1 давления Р( падающая во времени по экспоненциальному закону (фиг. 2 в). При этом на выходе преобразователя 1 возникает электрический сигнал Е. практически треугольной формы (фиг. 2 в), максимальное значение изменения уровня Е которого пропорционально измеряемому давлению РхТокосъемные электроды 4 ЭКП подключены к входу усилителя 12, предназначенного для согласования входного сопротивления ЭКП с внешней электрической цепью. Выходное напряжение ЭКП через усилитель 12 подается в селектор 13 полярности импульсов, где происходит выделение импульсных сигналов Е+ и Е биполярного потенциала (фи г. 2 в), которые, следовательно, проходя ло соответствующим цепям через преобразующие блоки, т.е. дифференциатор 16, формирователь 18 импульса, нуль-орган 17 и формирователь 19 импульса, поступают в блок 20 уп" равления. В схеме дпфференциатора 16 формируется двуполярный импульс (фиг. 2 г), момент изменения полярности которого фиксируется с помощью нуль-органа 17 на операционном усилителе (фиг, 2 д), при котором на выходе экстремум-детектора 15, выполненного5 155034 на основе интегратора, получается напряжение, пропорциональное значению потенциала протекания Е преобразователя 1 (фиг. 2 е), которое запоминается на время, необходимое для полного цикла измерения. Этот запомненный постоянный потенциал Еподается на высокоомный вход измерительного устройства 21, градуировка которого мо жет быть выполнена в единицах давления, до тех пор, пока экстремум-детектор 15 не получит новую информацию При достижении потенциалом детектора 15 значения Е(фиг, 2 е) по сигналу 5 от блока 20 управления закрывается ключ 14 (фиг. 2 ж), при котором исключается возможность разряда конденсатора детектора 15 через выходные цепи преобразователя 1 в период измерения. 20 Под действием сигнала отрицательной полярности от дифференциатора 16 (Фиг. 2 г) на выходе формирователя 18 образуется прямоугольный импульс воздействия (Фиг. 2 з), поступающий в 25 блок 20 управления, спад которого соответствует моменту прекращения движения сильфонов 5, Далее по сигналу блока 20 управления (Фиг. 2 к) камера К 1 переключается на атмосферу; клапан З 0 10 закрывается, при открытии клапана 11 давление Р в камере К плавно падает до нуля (Фиг. 2 б), тем самым за счет упругих сил сильфонов 5 обеспечивается перекачивание рабочей жидкости 6 обратно, из камеры КЗ в камеру К 2. Следовательно, на электродах 4 преобразователя 1 возникает практически треугольный импульс Е отрицательной полярности (Фиг, 2 в), За время воз никновения спада импульса Е на выходе формирователя 19 появляется прямоугольный импульс (Фиг. 2 л), который подводится на вход блока 20 управления. В момент возвращения сильфонов 45 5 в исходное состояние (весь пере" местившийся объем жидкости 6 перекачан обратно) под воздействием заднего фронта импульса Формирователя 19 блок. управления 20 вырабатывает сигналы, действием которых клапан 10 переключается, т.е, соединяет камеру К с объектом измерения, ключ 14 открывается и экстремум"детектор 15 сбрасывается в нулевое положение .для чего его выход замыкается на корпус.После этого снова автоматически начинают аналогичный цикл измерения; 3 6измеряемое статическое давление Р управляемыми клапанами 10 и 11 .преобразуется в импульсное давление, из-. меняющееся, в данном случае, по трапецеидальному закону (фиг. 2 а), в результате .чего на выходе ЭКП возникает биполярный треугольный электрический сигнал (фиг. 2 в)и электронной частью измерителя производится измерение информативного параметра биполярного сигнапа, пропорционапьного статическому Р. Скорость плавного изменения давления во входной камере 1(1 выбирают с таким расчетом, чтобы создавалось условие для точной фиксации Факта достижения максимального значения изменения уровней импульсов Е+ и ЕТаким образом, благодаря применению деформационного электрокинетического преобразователя с управляемыми клапанами в сочетании с электронной схемой создается возможность использовать его при измерении на постоянном потоке, в результате чего исключаются влияния внешних факторов и поляризационного эффекта Э 1(П на показания измерителя давления, чем повышается точность измерения, а также расширяется область применения устройства. Формула изобретения Устройство для измерения давления, содержацее электрокинетический преобразователь, состоящий из корпуса с подводяцим патрубком, разделенного герметичной перегородкой на две камеры - первую.и вторую, причем в герметичной перегородке установлены два сильфона, с .образованием полости, заполненной рабочей жидкостью, в которой размещены пористые перегородки с двумя токосъемными электродами, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения области применения за счет обеспечения работы электрокинетического преобразователя на постоянном потоке измеряемой среды, он снабжен усилителем, селектором полярности импульсов, электронным ключом, экстремум-детектором, дифференциатором, нуль-органом; двумя формирователями импульсов, блоком управления и измерителем, а патрубок, соединенный с первой камерой, разветвлен на два ка1550343 Составитель В.УльяновТехред М.Дидик корректор М, Максимншинец актор М.Цитки Подписное по изобретениям и открытия -35, Раушская наб., д. 4/5 11Производственно-издательский комбинат "Патент , г.Ужгороц, у ина,10 нала, на каждом из которых установленуправляемый электропневмоклапан,причем один из клапанов соединен систоиником измеряемого давления, адругой открыт и сообщен с атмосферой,при этом электроды преобразователячерез усилитель подсоединены к входуселектора полярности импульсов, первый выход которого через первый входэлектронного ключа подсоединен к первому входу экстремум-детектора, второй выход селектора. через первый формирователь прямоугольных импульсовподключен к первому входу блока упаказ 265 Тираж 46 ШЯПИ Государственного комитет 113035, Москва, равлення, а третий выход селектора через дифференциатор, второй формирователь прямоугольных импульсов и 5нуль-орган подключен к вторбму и третьему входам блока управления, причем первый и второй выходы блока управления соединены с управляемыми клапана" ми, третий выход блока управления соединен с вторым входом электронного ключа, а четвертый выход блока управ-, ления соединен с вторым входом экстремум-детектора, а выход экстремум- детектора соединен с входом измери т еля.