Устройство для измерения давления

(54) УСТ ЛЕНИЯ (57) Исп ния жид малых и точност ния: ус преобра корпус 1 упругих ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) 007069/108.07.915,05.93. Бюл. М 18Днепропетровский химико-технологиий институтЮ,К.Тараненко, А,П.Лебедин, В.С,Пуно и А.М.ЛоктевДнепропетровский химико-технологиий институтКарцев Е.А, Коротков В.П. Унифицироые струнные измерительные преобратели, М.: Машиностроение, 1982, с. 16.Измерительная техника, 1990, М 8, с. Авторское свидетельство СМт 685939, кл. 6 01 1 11/00, 197 ОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ Д ользование: для измерения давлеких и газообразных сред, усилия, еремещений. Цель - повышение и измерений, Сущность изобретеройство, включающее струнный зователь давления, содержащий , установленный в корпусе на двух элементах 2 и 3 с жестко соединенными центрами струнный чувствительный элемент, в виде двух параллельных струн с ниппелями 5 для крепления струи к упругим элементам и узлами 6 регулировки активной длиныпережим 7 струн, жестко закрепленный в корпусе, две системы возбуждения и приема колебаний частей струн, смеситель 14 частот, к входу которого подключены выходы систем возбуждения колебаний, низкочастотный фильтр 16, подключенный к выходу смесителя частот, измерительный прибор 22, снабжено высокочастотным фильтром 15; блоком деления частот 12, перемножителем 21 термочувствительным элементом 18. включенным в измерительную схему 19, и блоком масштабирования 20, причем вход высокочастотного фильтра 15 подключен к выходу З смесителя 14, а выходы низкочастотного и высокочастотного фильтров подключены на входы блока деления 17,.выход которого подключен к одному входу умножителя 21, ко второму входу которого подключен через блок масштабирования выход измерительной схемы с термочувствительным элементом, а выход умножителя 21 подключен к измерительному прибору 22. 1 ил,Изобретение относится к измеритель- ной технике и может найти применение в устройствах для измерения давления жидких и газообразных сред, усилия, малых пе. ремещений,Известна попытка уменьшить указанные недостатки за счет использования тес-. тового струнного датчика.Тестовый струнный датчик содержит струну, укрепленную в корпусе при помощи ниппелей, по струне скользит призма, изменяющая активную длину струны, под участком между призмой и ниппелем установлено устройство возбуждения и съе. ма колебаний активного участка струны. Измеряемое перемещение передается призме при помощи составного штока, длина которого может изменяться на заданную величину Ь специальным втяжным соленоидом; так что при включенномсоленоиде активная длина струны состоит из суммы начальной длины струны о, измеряемого перемещения к и дополнительного, известного тестового перемещенияЬ инициируемого соленоидом.Измерительная схема тестового струнного датчика включает при схемы совпадения, триггер управления, распределитель команд, два счетчика,. делитель, умножитель, вычитатель, цифровой индикатор, ге нератор образцовой частоты.Под управлением распределителя команд измерение перемещения к производится вдва такта. На первом такте в первый счетчик записывается число К 1, сформированное из импульсов струнного преобразователя колеблющегося на частоте И =. при работе с активной длий2 о+К ной струны 1 о+ к. Навтором такте во второй счетчик записывается число Иг, сформированное иэ импульсов струнного преобразователя,. колеблю егося с частотой 12 =при работе с включенй ным соленоидом на активной длине струны о+к+ А Далее по второму такту на выходеИг делителя получаем число , на выхоИ - ЙгМг Л де умножителя число, а на выходеМ 1- Йгвычитателя получается окончательный результат измерения перемещения К= 1 1, - Йг- о М 2 Ь(1)Й 1 - ЙгНедостатком рассмотренного струнного преобразователя является то, что вследствие температурного, гистереэисного и йеупругого изменения начальной длиныструны 1 о и тестового перемещения соленоида Ь их численные значения Ь,.о, внесенные в умножитель и вычитатель, отличаются от действительных значений Ьг, о, что вносит следующую абсолютную погрешность в измерение перемещения к: дк - + (о+ о) (2)Й 1 - ЙгДругим недостатком преобразователя1 О является запаздывание во времени междуизменениями контролируемой величины иполученным на выходе вычислительного ус. тройства результатом измерения Это запаздывание обусловлено двумя довольно15длительными (до 1 с) тактами измерений.Прототипом предлагаемого изобретения является струнный преобразовательдавления, содержащий корпус, два струнных чувствительных элемента с системамивозбуждения колебаний струн и установкиначальной частоты колебаний, смеситель ифильтр,. причем струнные чувствительныеэлементы выполнены в виде одной парыструн, пережатых.в середине с возможностью перемещения в жестко закрепленномв корпусе пережиме, а концы струн закреплены на днищах двух подпружиненных. сильфонов, установленных в корпусе днищами в противоположные стороны и свя 3 О занных между собой штоком (3),Частоты колебаний струн дифференциальных половин т 1 и тг зависят от измеряемого перемещения к (в перемещение могутбыть преобразованы давления, усилия, тем 35 пература и другие величины) согласно соотношения;В) = .ур -- уу (3)2 = -р"р" -у ф (4)где р, 6 - плотность и напряжение материала струны, Й - постоянная, зависящая отформы колебаний струны 1 о - начальнаядлина струны.В смесителе измерительной схемы выделяется сумма т 1+ тг и разность 11- тг частотдифференциальных половин струнного преобразователя, однако фильтром выделяетсятолько разность частот, которая определяется соотношениемЛ 1= 51-6= - (- -- . - ) =2о - К 1 о+Кф 2 21(5)55 оВеличина Ь 1 измеряется вторичнымприбором и, как следует из приведенногосоотношения, отягощена погрешностью,обусловленной нестабильностью величин 6,.р, 1 о, Эта нестабильность связана с несовер 40(7)- 2Р 1 о - кПолученный на выходе блока деления 55 сигнал отягощен только погрешностью, связанный с температурным изменением только одной величины 1 о, определяющей начальную длину половины струнного прешенством упругих свойств материала струны и температурным изменением длины и модуля упругости.Изобретение направлено на повышение точности измерения. 5Сущность изобретения состоит в том, что устройство включающее струнный преобразователь давления, содержащий корпус, установленный в этом корпусе на двух упругих элементах с жестко соединенными 10 центрами струнный чувствительный элемент, в виде двух параллельных струн с ниппелями для крепления струн у упругим элементам и узлом регулировки натяжения, пережим струн, жестко закрепленный в кор пусе, две системы возбуждения колебаний частей струн,.смеситель частот, к входу которого подключены выходы систем возбуждения колебаний, низкочастотный фильтр, подключенный к выходу смесителя частот, 20 измерительный прибор, снабжено высокочастотным фильтром, блоком деления частот, умножителем; термочувствительным элементом с блоком масштабирования, установленными в корпусе струнного преоб разователя, причем вход высокочастотного фильтра подключен к выходу смесителя, а выходы низкочастотного и высокочастотного фильтров подключены на входы блока деления, выход которого подключен к одно му входу умножителя, ко второму входу которого подключен термочувствительный элемент а выход умножителя подключен к измерительному прибору, Введение в измерительную схему преобразователя высоко частотного фильтра позволяет выделить имеющуюся на выходе смесителя сумму частот частей струн дифференциального струнного элемента, которая на основании соотношений (3) и (4) имеет вид 40+ = 1+ 2 = й.- 1 гадГ-к ь+к =1 о 6 Я г(6) 460Включение выходов низкочастотного и высокочастотного фильтров на вход блока деления частот позволяет получить на его выходе результат деления в виде0 - /СП 5,1 образователя 1 о = 1 о(1+ аа), где о - длина при температуре 1 о, с 4 - температурный коэффициент линейного расширения, т - текущая температура. Для исключения этой последовательности составляющей погрешности в схему преобразователя введен умножитель, на один вход которого включен выход блока деления, а на другой - термопреобразователь с масштабирующим блоком. Термопреобразователь вырабатывает сигнал, пропорциональный температуре 1, масштабирующий преобразователь его умножает на айо и прибавляет постоянную 1 о В результате на выходе масштабирующего преобразователя получают величину 1 о1 =1 о"(1+ ан), на которую умножают сигнал с выхода блока деления по соотношению (7) и в результате получают- 1 о =Кк.оТаким образом получаем результат, не отягощенный погрешностью, связанный с изменением р, 0,1 о, В и линейную функцию преобразования.Предлагаемое техническое решение отличается от прототипа повышением точности за счет. компенсации влияния изменений р, 0,1 о В и линеаризацией характеристики, От аналога (2) предлагаемое техническое решение отличается повышением точности за счет компенсации изменения Ь 1 О и сокращением времени измерения за счет применения двух фильтров (низкочастотного и высокочастотного) и блока деления разности частот на сумму, например, состоящего из двух счетчиков, один из которых задает время измерения другому.От аналога изобретение отличается большей точностью достигаемой путем исключения влияния изменений р, 0.1 о, Й, линейной характеристикой, более широким диапазоном измерения.Устройство для измерения давления схематически изображено на чертеже,Преобразователь содержит корпус 1, на котором установлены два штуцера для подвода контролируемых давлений, в корпусе установлены два упругих элемента 2, 3, например, сильфоны с жестко соединенными штоком 4 центрами, на упругих элементах установлен при помощи ниппелей 5 струнный чувствительный элемент в виде пары струн с узлами 6 регулировки активной длины струн, пережим 7, в котором движутся струны, жестко укреплен в корпусе, две системы возбуждения колебаний, первая состоит из электромагнитного возбудителя колебаний 8, электромагнитного приемника