Устройство для измерения абсолютного или разностного давления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 6 51)5 6 01 1 9/08 ОБРЕТЕНИЯ ИСАНИЕ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ(71) Ереванский политехнический институт им. К. Маркса(56) Авторское свидетельство СССР Кг 1642285, кл. 0 01 Е 9/08, 1988.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АБСОЛЮТНОГО ИЛИ РАЗНОСТНОГО ДАВЛЕНИЯ(57) Применение: устройство может быть использовано для измерения абсолютного и разностного давления и обеспечивает высоВ. Вард Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, в частности к датчикам, предназначенным для измерения абсолютного или разностного давления.Целью изобретения является повышение точности измерения.На фиг, 1 изображен разрез по центру устройства абсолютного или разностного давления; на фиг. 2 - блок-схема измерения;Прямоугольный корпус 1 датчика давления, содержит узлы, выполненные за одно целое с ним. Силопередающая система состоит из мембраны 2 с жестким центром (можно вставную гофрированную мембрану , с жестким центром), коромысла 3, опираю. щегося на неподвижный упругий шарнир 4 (показано пунктиром), выполненный за од но целое с корпусом 1. Другое плечо коромысла 3 соединяется со второй мембраной 5 с жестким центром (можно и вставную гофрированную мембрану с жестким центром аналогично с мембраной 2), также выполненной за одно целое с корпусом, С ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) кую термостабильность и виброударную устойчивость. Сущность изобретения состоит в том, что датчик представляет собой монолитную конструкцию, в которой корпус и узлы. выполнены за одно целое, Преобразователи частоты выполнены в виде полосовых перемычек, симметрично расположенных с двух сторон упругой опо. ры, Опоры снабжены катушками, питаемыми током и выполненными из фольги, с зазором от последних закреплены двухоб.моточные катушки с сердечниками, концы которых соответственно включены во входные и выходные цепи каждого автогенератора. 1 з. и. ф-л ы, 2 ил.(л обоих сторон опоры 6 за одно целое с корпусом и коромыслом выполнены полосовые перемычки 7 и 8, на которых в средней части 3 закреплены фольговые катушки 9 и 10 в виде Архимедовой спирали, питаемые постоянным током, С определенным зазором от указанных. обмоток расположены двухобмо- О точные катушки с сердечниками 11 и 12 с возможностью передвижения по горизонта- Ы ли. С наружной стороны корпуса 1 закреп Ъь ляется гермовод 13 (показано только (Л отверстие). Мембраны 2 и 5 с наружной сто- О роны имеют колпачки 14 и 15. Колпачок 14 имеет штуцер, через который давление Р передается к мембране 2, а колпачок 15 наглухо закрыт. Для повышения устойчивости и стабильности работы датчика давления полосовые перемычки преобразователя 7 и 8 при помощи болтов 16 и 17 с мелкой резьбой (показано пунктиром) в пределах упругой деформации приводятся в растянутое состояние, после чего с передней и задней сторон 1 опоры 6 прикладываютсяпластины 18 с двухсторонними вырезами и с электронно-лучевой сваркой по сторонамприкрепляются к опоре и к коромыслу. В дальнейшем растягивающие болты 16 и 17удаляются и снизу прикрепляется крышка .19 (сваривается). Окончательной операцией сборки конструкции является закрытие корпуса 1 с передней и задней стороны крышками и сваривание их с корпусом попериметру, создавая герметично закрытый объем, в котором, а также в объеме между колпаком 15 и между мембраной 5 для повышения термостабильности через штуцергермовода создается вакуум величиной 10 2 -3-10 мм рт., ст, (датчик абсолютного давления). Обмотки катушки с сердечниками 11 и 10 12 подключены во входные цепи усилителей, где с выхода усиленные сигналы подаются к концам второй обмотки (обмоткавозбуждения), создавая схему автогенераторов 20 и 21 (фиг. 2), где выходные сигналыс частотой 11 и т 2 подаются смесителю 22. Иавыходе смесителя сигнал имеет частоту 11 -т 2Датчик работает следующим образом. 25Действие давления Р через мембрану 2 с.жестким центром в аиде усилий через коромысло 3 подается к полосовым перемычкам7 и 8, которые приводятся в колебания сосвоей собственной частотой. Если из-за де- З 0формации паласовая перемычка 7 сжимается, уменьшая свою частоту на величину - Юто полосовая перемычка 8, растягиваясь,увеличивает свою частоту на величину + ЖНа выходе смесителя изменение.частоты бу- З 5дет + 2 Ь Ф. Для получения воэможностиизмерения как давления, так и разряжения,первоначальные частоты автогенераторовИ и 6 должны несколько отличаться друг отдруга,40На фиг. 1 заменой крышки 15 с крышкойсо штуцером(как это выполнено для крышки14) датчик превращается в датчик разностидавлений. В предложенном датчике чувствительность увеличивается согласно эффекту усиления передачи усилий кмеханическим преобразователям в виде полосовой перемычки 7 и 8, Коэффициенттрансформации Кр входного усилия Р приложенного к концу коромысла 3) в усилие, 50прикладываемое к полосовой перемычке 7или 8 (Грез), определяется соотношениемплеч 1 и 10 коромысла:Грез ИК 55где размеры 1 и 1 указаны на фиг. 1.Коэффициент трансформации в среднем можно взять равным 5-8, При большихкоэффициентах трансформации увеличивэ- . ются габаритные размеры датчика, что нежелательно, Значение зазора между сердечниками катушек с двумя обмотками и полосовой перемычкой можно регулировать с изменением места закрепления указанных катушек с основанием, Изменение зазора приводит к изменению только размаха механических колебаний, т.е, изменяется амплитуда наводимых напряжений в обмотке усиления Юус и в обмотке возбуждения Явозб (см, фиг. 2). Автогенератор позволяет произвести регулирование коэффициента усилия, т,е, в широком пределе можно регулировать значение выходного напряжения.В предложенном устройстве значительно выше термостабильность. Это обусловлено тем, что имеется полная монолитность конструкции и симметричность механических преобразователей в виде полосовых перемычеквыполненных за одно целое с узлами датчика. При изменении температуры полосовые перемычки изменяют одинаково свою частоту колебаний и поэтому на выходе отсутствует изменение разностной частоты, Отсутствие приклеиваемых элементов и одинаковость полосовых перемычек, выполненных из.одного и того же куска металла, значительно повышают термостабильность датчика.По механической прочности полосовце перемычки значительно превышают проч-. ность вставных чувствительных элементов и менее критичны к параллельному расположению их относительно оси основания. Выполненное монолитно с корпусом равноплечее коромысло полностью симметрично по отношению к полосовым перемыч- . кам, выполненным на одинаковом расстоянии с обеих сторон опоры. Такая симметричная конструкция позволяет получить устойчивое виброударное состояние без появления ложных выходных. сигналов. Выполнение механической части датчика иэ одной заготовки позволяет исключить взаимно сдвигаемые элементы конструкции, т,е. созданная монолитная конструкция по-зволяет значительно уменьшить возможный гистерезис, Так как монолитная конструкция датчика с применением силопередающей системы в виде равноплечего коромысла с выполненными полосовыми перемычками позволяет получить достаточно высокую чувствительность, деформации мембран с жестким центром незначительны и не превышают десятка микрон, Поэтому возникающий гистерезис небольшой и им практически можно пренебречь, Деформация полосовых перемычек значительно меньше деформации мембран,В предложенной конструкции отсутствие несдвигаемых деталей конструкции и незначительная деформация чувствительных элементов позволяют уменьшить воз можные погрешности. 5Предложенный датчик имеет более простую конструкцию и в основном изготавливается фрезеровкой и дальнейшейобработкой на электроэрозионном станке.Формула изобретения 10 1. Устройство для измерения абсолютного или разностного давления, содержа. щее датчик давления, включающий корпус, две мембраны, связанные с разными концами равноплечего коромысла, спертого на не сдвигаемый упругий шарнир, выполненный за одно целое с корпусом, и два преобразователя давления, расположенные симметрично с двух сторон от упругого шарнира параллельно его продольной оси, включенные в 20 цепи автогенераторов, соединенных со смесителем, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, каждый преобразовательдавления выполнен в виде паласовой перемычки за одно целое с корпусом и коромыслом, снабженной катушкой постоянного тока, и двухобмоточной катушки с сердечником, расположенной с зазором от катушки постоянного тока и закрепленной на корпусе, при этом сердечник двухобмоточной катушки размещен напротив обмотки катушки постоянного тока, а стенка корпуса, свободная от коромысла, закрыта крышкой и выполнена с двумя отверстиями, в которых размещены болты с мелкой резьбой, упирающиеся в оба конца коромысла напротив мембран, причем обмотка усиления двухобмоточной катушки включена во входную, а обмотка возбуждения - в выходную цепи соответствующего автогенератора.2,Устройство поп,1, отлича ющеес я тем, что обмотка катушки постоянного тока выполнена из металлической фольги.1812456 Составитель В,ВарданянТехред М.Моргентал Корр О,Кравцов Редактор город, ул. Гагарина роизводственно-издательский комбинат "Патент Заказ 1571 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5