Устройство для измерения давления газа

(5)5 6 01 3 13/02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Г тт1 Фм К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1. Профос П. Измерение в промышленности. - М.: 1980, с. 3732. Авторское свидетельство СССРМ 838467, кл. 6 01 1 13/02, 1981,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ГАЗА(57) Использование; для измерения и регулирования давления газа в различных сис 2",утемах, Цель изобретения - повышение точности измерения",;, Сущность изобретения: магнитоэлектрический привод мембраны 2 включен в плечо Мостовой резистивной схемы 15, выход которой через усилитель 5 и выпрямитель 8 подсоединен к входу блока сравнения 14, на второй вход которого под ключен через усилитель 6 и выпрямитель 9 первый выход источника питания 4, второй выход источника питания 4 через реостат подключен к входу мостовой схемы, а выход блока сравнения 14 через усилитель 7 подключен к исполнительному механизму 10, связанному с движком реостата, Величина электрического тока на входе мостовой схемы является мерой измеряемого давления.1 ил,Рдейст =В ,е=- - фС т 30где ф - поток, сцепляющийся с катушкой.На обмотке 3 - электрическом сопротивлении Е 1 формируется напряжение О,определяемое выражением: 35 Рттротив, РхО Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения и регулирования давления газа, например, в оптико-акустических газоанализаторах.Известны устройства, в которых давление измеряется по величине перемещения поршня ЯОднако регулировка их чувствительности и измерение малых давлений ими - сложно, Кроме того, они требуют дополнительных измерительных преобразователей для дистанционной передачи результатов измерений,Известен дифференциальный манометр для газов, в котором давление измеряется по величине перемещения упругой и вялой герметичных мембран, работающих в режиме поршня в герметичном сосуде, содержащем датчики пульсаций давления, акустические фильтры нижних частот и систему стабилизации пульсаций давления 2.Однако надежность прототипа зависит от надежности в работе вялой герметичной мембраны и датчиков пульсаций давления, а точность - от стабильности напряжения установки,Цель изобретения - повышение точности измерения давления газа,Указанная цель достигается эа счет того, что в устройстве для измерения давления, содержащем герметичный корпус, разделенный на две полости упругой мембраной с электрическим приводом и имеющий два входа, снабженные двумя капиллярами и блок сравнения, к входу которого подключен первый усилитель, полости корпуса выполнены одинаковыми, мембрана расположена между входами, при этом устройство дополнительно снабжено мостовой резистивной схемой, в одно из плеч которой включен привод мембраны, вторым и третьим усилителями, первым и вторым выпрямителями, реостатом со шкалой и с исполнительным механизмом и источником питания с двумя выходами, причем первый его выход подключен через второй усилитель и первый выпрямитель к первому входу блока сравнения, выход которого через первый усилитель подсоединен к выходу исполнительного механизма, второй выход источника питания через реостат подключен к входу мостовой схемы, а ее выход через третий усилитель и второй выпрямитель подсоединен к второму входу блока сравнения,На чертеже представлена блок-схема устройства.Устройство содержит герметичный сосуд 1, разделенный герметичной мембраной 2 на две равные части, магнитоэлектрический привод-обмотку 3 мембраны, источник питания 4, усилители 5-7, выпрямители 8 и 9, исполнительный механизм 10, отсчет ное устройство 11, акустические фильтрынижних частот - капилляры 12 и 13. устройство сравнения 14 и мостовую схему 15 (дополнительное устройство сравнения),Устройство для измерения давления га эа работает следующим образом.В сосуд 1 через капилляры 12, 13 подводится гаэ под давлением Рх . На мембрану 2 со стороны жестко соединенной с ней обмотки 3 (подобно электродинамическому 15 громкоговорителю) действует сила где- ток в обмотке 3;20 В - магнитная индукция;- длина провода обмотки, расположенного перпендикулярно магнитному полю.При движении обмотки 3 в магнитномполе в ней возникает ЭДС, которая находит ся на основании закона электромагнитнойиндукции, т.е. О=г++т --=г+ С/Ф - Вг 50 уУб с тс т. б 1 40 где г - активное сопротивление обмотки 3;- индуктивность обмотки 3;Яо - площадь обмотки 3;ЧЧ - число витков обмотки 3;аЬ45 - скорость перемещения обмотки3. Скорость о перемещения обмотки 3бйб(в силу ее жесткой связи с мембраной 2) 50 равна скорости перемещения мембраны 2 изависит от величины давления Рх газа, действующего на мембрану. Действительно, сила от действия давления Рх на мембрану 2 площадью О буде равна55 Изменение действующей (Едейств.) и противодействующей (Рпротив.)сил определяется выражением= т, "тЬ -- й -ф х Р бйТ 10 где вЯо МЧ В Соз всК15Огконструктивная постоянная магнитозлектриче-.ского преобразователя - обмотки 3 привода мембраны 2,Мостовая схема, образованная сопро тивлениями 21, 2 г, йо, й 1, выделяет скоростную составляющую 6 Рх ОЙТ6 Ч Чг ЬО-К 1 тп х25которая после усиления усилителем 5 и выпрямления выпрямителем 8 может быть выражена через ток пит. питания мостовой схемы р 6 йт х г1 питОвыпр. = КоРх При гармоническом токе в обмотке 3:== 1 взи в с будем иметь 35- =вЬ Созвсббс 40 Ь Рдейств = Ь Гпротив. 50 1 питЬ вых Оу или Давление газа в сосуде 1 связано спараметрами состояния газа формулой где 8 - масса газа;й - универсальная газовая постоянная;Т - температура:ф. - объем, занимаемый газбм,Дифференцируя, получим ДиФференцирование по обьему производим потому, что при колебаниях мембраны происходит изменение объема занимаемого газом., Имеем Так как бЧ = 0 сВ. то бРх -О ЯТ г 06 тт.е. б = в 1 п, Соз в с б сВ приращениях равенство сил может быть представлено в виде в опт ВСозвс бс О бтО ЯТ гЧ Откудаб т в 1,в ВСоз в с Чбс Ойт Ог в 1 В Созвс бс ог йхгде Ко - конструктивная тостоянная.Для некоторой величины измеряемого давления Рх = Риом газа с помощью усилителя 6 и выпрямителя 9 формируется напряжение уставки Оу на выходе устройства сравнения такое, что Оу - Овыпр0; ОуОвыпр Нестабильность источника питания 4 выпрямляется усилительно-преобразовательными блоками 5, 8 и 6, 9 одинаковым образом и равенство Оу = Овыпр, сохраняет- сЯ. ЗаменЯЯ Овыпр, Значением Ко Р , на1 пит Рхвыходе устройства сравнения 14 напряжения Оу= К1 пит,Рх П РР , напряжение ЬОвых, = О. напряжение на выходе усилителя 7 отсутствует и исполнительный механизм 10 не изменяет величину сопротивления Яг,1770793 При изменении давления газа РхРном (или Р",Рн) на выходе устройства сравнения 14 появляется рассогласование, напряжение Ь Овых ф 0 становится отличным от нуля, Усилитель 7 это напряжение Ь Овых. рассогласования усиливает и приводит в движение исполнительный механизм 10, который изменяет величину сопротивления Я 2 до тех пор. пока ток питания 1 пит. мостовой1 схемы не примет такого значения 1 пит. (или 1 пит,). при котором рассогласование зависит от давления в нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности. Формула изобретения 5 Устройство для измерения давления газа, содержащее герметичный корпус,.разделенные на две полости упругой мембраной с электрическим приводом и имеющий два входа, снабженные двумя капиллярами, и 10 блок сравнения, к выходу которого подключен первый усилитель, о т л и ч а ю щ, е е с я тем, что, с целью повышения точности, в нем полости корпуса, разделенные мембраной, выполнены одинаковыми, мембрана Распо ложена между входами, при этом устройство дополнительно снабжено мостовой резистивной схемой, в одно иэ плеч кйорой включен электрический привод мембраны, вторым и третьим усилителями, пефвым и 20 вторым выпрямителями, реостатом ю шкалой и с исполнительным механизмом и источником питания с двумя выходами, причем первый выход источника питания подключен через второй усилитель и первый 25 выпрямитель к первому входу блока сравнения, выход которого через первый усилитель подсоеДинен к входу исполнительного механизма, второй выход источника питания через реостат подключен к входу мосто вой схемы, а выход мостовой схемы черезтретий усилитель и второй выпрямитель подсоединен к второму входу блока сравнения. пит1 Рх будет отсутствовать, Таким образом, величина тока у 1 пит =Рх Кявляется линейной мерой измеряемого давления Рх, так что величину перемещения движка реохорда Й 2 можно использовать для градуировки отсчетного устройства 11 в единицах измеряемого давления Рх.Напряжение уставки Оу может быть использовано для построения сиСтемы регулирования измеряемого давления Рх по некоторой заранее заданной программе для контроля отклонения текущего атмосферного давления от нормального и введения соответствующих корректирующих воздействий в системы, состояние которых 35 Составитель О.ПоповТехред М.Моргентал Корректор Л.Филь Редактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 3734 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5