Измеритель давления

(51)5 С 01 1. 9/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕЛЬСТВ А ВТОРСКОМУ СВИ ССР 82. тинного н измерител одвижного электрод 3 амплитуды напряж подвижному электро выводу автогенерат рези 6, а ния ду 3 одключени к обще3 ил Изобртельнойпользова ение от хнике и ме ра риосится к измможет бытьерения давленых сред или для из азообра чи.обретен алых жидких и ещен ль и меньш е ненеинос и выходнои характерис . представлена .схема измерителя давления; лектрическая схема за ка давления; на фиг,3 рактеристики Д Е/Ио мого устройства для р ний величины Ь, тель давления включае ик, содержащий корпус едНа фиагаемогиг.2 ия датч одные х редлага ых знач- вы- Г (г) зличИзмебя да ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Пензенский политехнический инс титут(56) Авторское свидетельство С 1 1045024, клС 01 . 9/12, 19 (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике в частности к датчикам давленияЦелью изобретения является уменьшение нелинейности выходной характеристики за счет уменьшения погрешностей, обусловленных нелинейной зависимостью результата измерения от величины зазора междуэлектродами, и исключения погрешностей, обусловленных неплоскостностьюповерхностей электродов. Цель достигается за счет дополнительноговведения в устройство автогенератора7, измерителя 3 амплитуды напряженияи неподвижного электрода б,образующего с подвижным электродом 3 плоский конденсатор, причем один крайподвижного электрода 3 скреплен смембраной 2, а другой перемещаетсясвободно вокруг неподвижной оси вращения. Неподвижный электрод б,имеющий равномерное резистивное сопротивление, изолирован от корпуса 1,причем выводы автогенератора 7 соединены с противоположными выводами котором жестко закреплена по пери тру чувствительная к давлению мембна 2, выполненная в виде упругойпластины, подвижный электрод З,электрически изолированный от мембраны 2и скрепленный с ней одним краем вцентральной точке мембраны 2 при помощи штифта 4, который подпружиненпружиной 5, а другой край подвижного электрода 3 перемещается свободно вокруг неподвижной оси вращения,неподвижный электрод 6, имеющий равномерное резистивное сопротивлениеи образующий с подвижным электродомплоский конденсатор, автогенератор7, выводы которого соединены с выво40 1- ф (Ъ -г У Поскольку непоимеет равномерноетивление, то чу ижныи электро езистивное со ствительность пред- определится следуюлагаемого датчищим образом Д Ц 8 И Цг ) 5 Повьппени нейности выходной стигается за счет рактеристики дами резистивного слоя неподвижногоэлектрода 6; и измеритель амплитудынапряжения 3, подключенный к подвижному электроду 3 и общему выводуавтогенератора 7.Электрическая схема замещения датчика давления представлена на фиг.2,где И - полное сопротивление резиситивного слоя неподвижного электрода 10(между противоположными выводами);С - емкость между поверхностями подвижного и неподвижного электродови приведенная к электрическому центру, положение которого определяется 15равенством распределенных емкостейпо обеим сторонам относительно данного центра; Ь К - изменение сопротивления участка неподвижного электрода,определяемое расстоянием между электрическим центром при параллельныхподвижном и неподвижном электродах,и электрическим центром, определяемым перемещением подвижного электрода под действием мембраны. 25Измеритель давления работает следующим образом,При включении питания автогенератор 7 генерирует переменное напряжение амплитудой цо, которое подается 30на выводы неподвижного электрода 6.В результате измеритель амплитудынапряжения 8, входное сопротивлениекоторого много больше сопротивления,вносимого емкостью связи, зафиксирует напряжение Цвы, равное где И = ) 1;- погонное сопротивление; 1 - расстояние между электрическими центрами для параллельных и перекошенных электродов,Изменение сопротивления Д К пропорционально смещении электрического центра, которое зависимо от смещения г края подвижного электрода 3 под влиянием давления (фиг,2 а). Пля анализа погрешности нелинейности разобъем плоский конденсатор, образованный подвижным и неподвижным электродами по длине на бесконечно малые .участки длиной й. На выделенных участках емкость межцу электродами можно считать как емкость плоских конденсаторов г де Е - относительная диэлектрическая проницаемость среды;абсолютная диэлектрическаяпроницаемость вакуума;и - ширина резистивного слоя;Ь - расстояние между поверхностью неподвижного электрода и осью вращения подвижного электрода;1 К - угол между подвижным и неподвижным электродами;Х - текущая координата рассматриваемого участка.При малых углах 1 К гр К = МОтносительно электрического центра Семаева Сспаво т.е,62ЯЕ и йх 1 Еи йхыЬ - х 4. ) Ь -хК -ер.Проинтегрировав, получимев 1 п (Ь - хос) 1 1 п (Ь-хр)Выразим смещение электрического центра у через смещение края подвижного электрода г, так кактус а Гд 062 г1для малых г то9го, что нелинейность зависимости сопротивления от величины перемещения мембраны меньше нелинейности зависимости емкости от аналогичного перемещения мембраны (в известном измерителе) примерно на порядок.Кроме того, устраняется дополнительная погрешность нелинейности, обусловленная неплоскостностью поверхности мембраны, а также возможным несовпадением перемещения с вертикальной осью датчика.Формула изобретенияИзмеритель давления, содержащий датчик давления с корпусом, установленной в нем мембраной и связанным с центром мембраны и изолированным от нее подвижным электродом,расположенным со стороны мембраны противо 31326положной стороне поднода измеряемойсреды, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью уменьшения нелинейности 5выходной характеристики, в него введены автогенератор и измеритель амплитуды напряжения, а в датчик давле -ния дополнительно введены установленный в корпусе неподвижный электрод,имеющий равномерное резистивное сопротивление, образующий с подвижнымэлектродом плоский конденсатор, иось вращения подвижного электрода,установленная в центре мембраны,приэтом один конец подвижного электродасмонтирован на оси вращения, а другой свободный подключен к измерителюамплитуды напряжения соединенномус одним их выводов автогенератора, 20 причем неподвижный электрод изолирован от корпуса и своими концами подсоединен к выводам .автогенератора,бинат "Патент", г. Ужго Производственно-издательски Гагарина, 1 Редактор И.Сегляник исиое ткрытиям при ГКНТ ССС д. 4/5