Устройство для измерения гидростатического давления и уровня жидкости

(51)5 С ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ П(НТ СССР РЕТЕН 2грешности, Устройство давления жидкости в ный к нему ввод противо диненный с атмосферой рубки, В полости датчиной чувствительными ильфонами или мембрана(2) 4340016/24-10(71) Всесоюзный научно-исстельский институт гидрогеоинженерной геологииуменьшение по содержит ввод дифференциаль давления, сое посредствои т ледовалогии и к чен(с лемен ми 1, размещен соединенныи с нимимеханоэлектрический преобразователь,Отдельно от чувствительных элементовустановлен деформяиионный разделитель, обеспечивающий передачу давления или протпводавлен я в полостьдатчика. Это обеспечивает подавлениесоставляющей погрешности, обусловленной различием эффективных площадейи неточностью установки чувствитель- Жных элементов. 2 ил. о ССС 1979 ГИДРОИЗМЕРЕНИЯ И УРО(54) УСТРОИСТВО ДЛ СТАТИЧЕСКОГО ДяВЛГ ЖИДКОСТИ(57) Изобретение о ростроению,и предн пользования при гид рогеологических об прибоосится ля исих и гидзначен ологическ ектах. Це йство (ф к 2, иехреобразо ль) 3, п остью ссильф ия, сооб лас брете стр тносится к но дляля измеат ния и предназначя в устройствахтатического давл ажныи азова ия и о в сти преимуществен также на других иах, реках при ги гидрологических иную жид давлени водавле рой чер элемент ъе раздел тельныи1 О, гермоввод 11 уги трубку на вв работах тения является уме ти измерения, обус м эффективных площ ью установки чувст Целью изобр ие погрешно гной различи кабелем В вари оиств 9 чст анте выполнения устразделитель-мембранана вводе давления жи е 10, сообщающемся с давления. Сильфонныеэлементы 5 и 7 диффе анически связаны мед чагом тензопреобразо разуют разность давл и кости цнос ем1 увст- енпи- со ент ат отк и г вл роти а приборостро использован рения гидро уровня жидк скважинах, тах, в водо логических,деи и нет тельных эНа фиг во с эле ветственн давления,тов.2 изображено устройстм, установленным соотвводе (в канале ввода)том для жидкости, ивода ения.. новлен неа на ввод8 противовительныеально мехбой и с р3 и преоб г 1) содео кит труок ноэлектрический рыатель (тензопреоблость 4, заголненльфон 5 на вводе 6 н 7 на вводе 8 прот ающийся с атмосфе 1566220Поскольку в датчик введен дополнительный чувствительный элемент 9, влияние разности (аГ) эффективных площадей Р, Г и неточности (несоосности) установки сильфонов 5 и 7 существенно снижено. Это происходит вследствие того, что через дополнительный чувствительный элемент давление, подаваемое со стороны жидкости на сильфоны 5, или противодавление, подаваемое из трубки 1 на сильфон 7 компенсируется равным или близким ему давлением, передаваемым внутрь полости датчика, заполненной жидкостью или другой средой, В результате пара чувствительных элементов работает почти как один из них, внешнее давление на который не компен 4 О сируется.55Математическое обоснование условиякомпенсации и формулировки предметаизобретения,Р со стороны жидкости, подаваемогона ввод 6 и противодавления Р состороны его ввода 8 в силу, действующую на рычаг преобразователя,5Давление со стороны жидкости(Фиг.1) действует и на ввод 10 сдополнительным чувствительным элементом 9. В варианте выполненияна дополгительный чувствительный 1 Оэлемент.9 действует противодавление.Сила, действующая со стороны чувст.вительных элементов 5 и 7 на рычагпреобразователя 3, преобразуется последним в электрический сигнал, передаваемый по кабелю 12 по вторичнойаппаратуре.При погружении датчика 2 в жидкость на глубину Й, на чувствительный элемент 5 со стороны ввода б 2 Одействует суммарное (Рс) давлениестолба жидкости (Р ) и атмосферы(Ра), а на чувствительный элементсо стороны ввода 8 противодавление,равное атмосферному давлению (Рс,), 25передаваемому по трубке .В полости 4 датчика, заполненнойжидкостью, имеется некоторое давление Р обусловленное действиемвнешнего давления (или противодавления) на дополнительный чувствительный элемент 9, жесткостью последнегои системы, образованной им и полостьюс жидкостью и другим факторами (температурой и жесткостью сильфонов).тоГ 11 г+Р(ри Ра) (3)Давление в полости 4 (фиг.1) может быть выражено как(4) где коэффициент передачи суммарного давления Рс со стороны жидкости, определяемой соотношением объемной жидкости полости (С )и и системы Сс =Си С. тью с чувствительной элементами;составляющая С,обусловленнаядополнительнымичувствительнымиэлементами,Для варианта выполнения (фиг,2)СР = ЕР = -- .-Ри а С +С аиПодставляя (4) и (5) в (3), получают для устройства по Фиг,1А = (Р +Д Р ) Р+дР (1;-1) Р (6) и для,устройства по фиг.2(7) А = Р,Р +ДР(1;-1) Р Если считать эффективную площадь Г, номинальной (расчетной) Р =.Р то из (6) и (7) получают соот- ветственно-- = др = (1+й) р, +4 ф) Р; (8) А Рам ц ФЛР = Р+4(1:-1)Р, (9) где ВР - измеряемая разность давлений (на входе устрой- ф ства) . Для устройства (Фиг.1) сила А,действующая на рычаг преобразоватеф 1 ля 3, определяется выражением Р (Р+Ра Ри) Р 1(ра 1 и) ф (1) Если выразить Р через Р 1,= Р, +Р Г, (1+) =Р (+ ) в ДР156622Устройство предназначено для измерений изменяющегося гидростатического давления Р, а изменение Р является влияющим, неинформативным фак.тором. Поэтому, для оценки влияния измерения Р на результат измерений ЛР необходимо продифференцировать дР по ДР , Тогда из (8) и (9) получают 10ЫР4(Е) (10) и, переходя к конечным разностям,У 1 Р = 1(К)дР, (11) где КАР - абсолютная погрешностьизмерения йР, обусловлен- Г ная изменением атмосферного давления ЛРч.Из (11) получают относительную погрешность изменения ЛР (относительно изменения дРч)(12) 20,Устройство для измерения гидроста, тического давления и уровня жидкости,содержащее камеру с двумя размещенными на вводах давления и противсдавления чувствительными элементами, дифференциально связанными с механоэлек 25трическим преобразователем, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюуменьшения погрешности измерения,обусловленной различием эффективныхплощадей инеточностью установкичувствительных элементов, оно снабженодеформационным разделителем, размещенным на дополнительном вводе давления или противодавления в камере, которая выполнена герметичной с жид 35 костным или газовым, или газожидкостным заполнением, причем вводпротиводавления соединен с внешнейсредой эа пределами контролируемойжидкости,в (12) 40 Сп СпПодставляя К = ---С+С С,получают для симметричного распределения поля погрешностей (неопределенности)7 Со Ся- ф( --- - 1)С+С С+С или, отбрасывая знак погрешности:Сд Сд(13)С+СЕсли требуется, чтобы действительная погрешность 1 не превышала эа 9данную у то (13) можно переписать в виде неравенства 6С(1 ч)сЭто неравенство полностью соответствует предлагаемому техническому решению,Эффективность предлагаемого технического решения определяется выражениями (11) и (14) .и состоит в осуществленном снижении погрешности дифференциально включенных спльфонов,Так, например, согласно стандартуна сильфоны максимальная разностьэффективных площадей сильфонов может15 достигать 7 Б относительно номинального значения,Формула и э о б р е т е н и яТираж 53 Подписи 2 изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 10 ЗаказВНИИПИ Ф. Г осударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Б, Раушская наб, д. 4/5