Датчик давления

уАФъ ф,3 дф, СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ 707 ЮО А 1)5 6 01 3 9/10 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Самарский авиационный институг им. акад. С,П.Королева(56) 1. Авторское свидетельство СССР ЬЬ 1451568, кл. С 01 Е 9/10, 1988.2, Авторское свидегельство СССР М 1425489, кл. б 01 1 9/10, 1987.(57) Изобретение относится к технике измерения давления, предназначено преимущественно для определения барометрической высоты полета летательного аппарата и позволяет повысить точность измерения на отдельно выбранных участках рабочего диапазона, Датчлк содержит мембранную коробку 2 и присоединенные к ее центрам два злектррпроводящих неферромагнитных якоря, выполненных в вире двух уссченных конусов 5 б, 7 и 8 разной высоты, обращенных основаниями друг к другу. Оба якоря располо, ены соответственно в двух.,екционных катушках индуктивности 10, 11 и 9, 12, которые соединены мех;ду собой встречно и с соответствующим сходом вихре) окового изме )ителя перемещения, На серней точке катушек 9, 10 Формируется сигнал "Грубо", а на средней точке катушек 11, 12 - сигнал "Точно". За счет перемещения конусов б, 8 повышеннук) чувстви;зльность можно создать нэ любом у гастке выходной характеристики. 3 ил.Изобретение относится к средствам измерения давления и может быть использовано, например, в приборах для определения высоты полета летательного аппарата.Известен датчик давления, содержащий корпус, упругий чувствительный элемент в виде анероидной коробки, жесткий ,шток, неподвижно закрепленный по оси чувствительного элемента, электропроводящий якорь, установленный на штоке, две катушки индуктивности, соединенные между собой встречно, расположенные симметрично относительно якоря, и блок электроники измерителя перемещений якоря, подключенный к катушкам индуктивности 1.Недостатком датчика является отсутствие возможности получения нескольких его выходных характеристик, имеющих линейную и различную чувствительность к перемещениям якоря на некоторых участках диапазона его изменения (для грубого и точного отсчета), что ограничивает его использование в высотометрах летательных аппаратов, где требуется наряду с большим линейным диапазоном изменения выходного сигнала от давления иметь повышенную чувствительность выходного сигнала на отдельном участке характеристики, например в некотором диапазоне давлений, характеризующих место посадки летательного аппарата, которое может быть, например. на уровне моря или в горах (разные давления).Известен также датчик давления, содержащий чувствительный элемент в виде мембранной коробки, закрепленной в корпусе по периферии, э ектропроводящий не- ферромагнитный якорь, связанный штоком с центром одноь из мембран чувствительного элемента, и две катушки индуктивности, подключенные к вихретоковолу измерителю перемещения якоря (2.Достоинством датчика является возможность получения линейной характеристики в некотором определенном диапазоне изменения давления независимо от исходного уровня давления,Недостатком датчика является отсутствие возможности получения дополнительной выходной характеристики датчика, имеющей повышенную чувствительность к перемещениям якоря на отдельных, заранее определенных участках основной выходной характеристики датчика.Целью изобретения ямал яе н.н повышениеение точности измерения давления эа счет создания дополнительной линейной выходной характеристики датчика, имеющей более высокую чувствительность к изменению давления нд заранее выбранном участке основной характеристики (создание грубого иточного отсчета при измерении давления),Поставленная цель достигается тем, что5 датчик давления, содержащий чувствительный элемечт в виде меморанной коробки,закрепленной в корпусе по периферии,электропроводящий неферромагнитныйякорь, связанный штоком с центром одной10 из мембран чувствительного элемента, идве катушки индуктивности, подключенныек вихретоковому измерителю перемещенияякоря, снабжен вторым якорем, связаннымштоком с другой мембраной мембранной15 коробки и двумя дополнительными катушками индуктивности, при этом оба якоря выполнены в виде двух усеченных конусовразной высоты, которые расположены наштоках большими основаниями друг к другуи имеют соотношение углов при вершине,20 обратно пропорциональное отношению высот этих конусов, а катушки индуктивности,охватывающие конусы одинаковой высоты,соединены между собой встречно.На выходе блока электроники вихрето 25 кового измерителя перемещений, к которому подключена пара катушекиндуктивности, охватывающая конусы якорей наибольшей высоты, формируется сигнал, линейно зависящий от изменения30 давления в широком диапазоне его изленения,Другая пара катушек индуктивности,расположенная вокруг конусов меньшей вы-соты, формирует сигнал, чувствительность35 которого к изменению давления выше эасчет большего угла при вершинах кон,совменьше высоты, чем у первой пары катушекиндуктивности, и который линейно изменяется в некотором узком диапазоне измене 40 ния давления от некоторого исходногозначения,Величина исходного давления определяется взаимным положением конусовменьшей высоты и охватывающих их кату 45 шек индуктивности, изменение которогоосуществляется за счет перемещения этихконусов по штокал.На фиг, 1 показан датчик давления; нафиг, 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг, 3 -50 электрическая схема датчика давления.Датчик давления (фиг. 1) содержит корпус 1 в виде рамы, закрепленной на основа. нии датчика со штуцером (фиг. 1 и 2),закрытой герметично кожухом, упругий чуе 55 саигельный элс:лент 2 з видс мембрз,"нс.1коробки, закрепленнои по периметру в корпусе 1, два жестких штока 3 и 4, неподвижнозакрепленных на противоположных сторонах чувствительного элемента 2 по его оси,два идентичных электрогроводлщих не- ферромагнитных якоря, состоящих из двух повернутых друг к друу большими осносдниями усеченных конусов 5, б и 7, 8, отношение высот которых обратно пропорционально отношению углсв при 5 вершинах конусов 5 и 6 или 7 и 8, закрепленных подвижно на соответствующих штоках 3 и 4 в диаметрально противоположных направлениях, двух идентичных пар катушек 9, 10 и 11. 12 индуктивности, охватыва ющих якоря и установленных в диэлектрических каркасах 13 и 14, подвижно закрепленных е корпусе 1 блока 15 электроники, соединенного с выводами соответствующих пар катушек 9, 10 и 11, 12 15 индуктивности, катушки 9 и 10, а также 11 и 12 индуктиености соединснь 1 между собой встречно и установлены симметрично относительно основзний соответствующих конусов 5 и 7, а также б и 8. 20Блок 15 электроники (фиг. 3) выполнен по типовой схеме двухканального вихретокового измерителя перемещений и состоит из последовательно соединснных генератора 16 импульсов, формирователя 17 импуль сов и двух усилителей 18 и 19 мощности, каждыйз которых подкл 1 очен к выводам соответс 1 еующих пд-. катуглек 9, 10 и 11, 12 индуктивности, средние выводы которых подключеы к входам соответствующих уси лителей 20 и 21, выходы которых соединены с сигнальными еходдл и соответствующих синхронных детекторов 22 и 23, опорные входы которых соединены с выходол формироватсл л 17 им ггул ьсое, 35Выходы синхронных детекторов 22 и 23являютсл выходами блока 15 электроники.Датчик давления работает следующим образом.В исходном состоянии при норминальном давлении датчик настраивается таким образом, что выходные сигналы Ог (грубо) и О 1 (точно) с блока 15 элсктроники равны нулю. Для этого катушки 9, 10 и 11, 12 индуктивности, питаемые импульсами прл моугольного напряжения (поступают от генератора 16 через формирователь 17 и соответствующие усилители 18 и 19), устанавливаются симметрично относительно оснований соотве 1 ствующих конусов 5, 7 и 50 6, 8 якорей, которые они охватывают.Катушки 9 и 10 индуктиености располагаются на равных рсстоянилх от оснований соо 1 еетстьу 1 о.ци нуове 5 и 7 лл.р;и, что обеспечив .:тс: пеге ",щсн ем ка,.: дсое 13 55 и 14 или конусов 5 и 7 по штокам 3 и 4. При этом наводимые в поверхностном слое электропроводящих нсфсрромдгнитных конусов 5 и 7 вихретоковые токи создают равные по величине магнитные потоки, котс рф.е вызывают в кагушкзх 9 и 10 индуктивно"ти одинаковые изменения сигналов, Таким образом, со средней точки пары кз 1 ушек 9 и 10 индуктивности за счет их встречного включенил снимается нулевой сигнал, который поступает в блок 15 электроники (на усилитель 20 и синхронный де 1 ектор 22), г 1 з выходе блока 15 электроники возникает сигнал Ог = О. Катушки 11 и 12 индуктивности могут располагаться нз одинаковых (исходное состояние) или различных расстояниях от обоих оснований соотвстстгующих конусов б и 8 якорейВ первом случае возникает ситуация, аналоги:ндя описанной с ка чшкдми 9 и 10 индуктивности. При этом со средней точки пдры к, тушек 11 и 12 индуктивности снимается нулевой сигнал, который поступаст в блок 15 злск 1 роники (нд усилитель 21 и синхронный детек 1 ор 23),На выходе блока 15 эле,троники взникнет сигнал О = О. Во втором случае конусы б и 8 якорей сдвигаю 1 сл нэ заранее выбранные равные расстолни ст исходого по соответствующим штокам 3 и 4 в направснии их возможного перемещения при дсформдцилх чувствитсли ого элемента 2, Сдвигол", конусов б и 8 обеспечивдетсл нечувствительность сигнала О катушек 11 и 12 индуктивности в некот( рой с 5 асти возможных перемещений чувстгительо о элемсвпд 2. (ОО, который не выводится нд выходной индикатор блока 15 злел роники).Таким образом, создаются условия для осбспечения получения сигнала О0 только в определенной части диапазона изменения измеряемого давления.При изменеии давления о 1 носительно исходного воз гика,от деформация;увстви/тельного элемента 2 (стенок анероидной коробки), за счет чего происходят одинаковые перемещения штоков 3 и 4 и, соответственно. конусов 5 - 8 якорей. Поскольку вершины конусов 5, 7 и б, 8 поьсрнуты одна к другой, то сигналы на катушка 9 и 11 индуктивности увсяич 1 едютсл, а на катушках 10 и 12 уменьшаютсл. Таким образом, с пзр катушек 9, 10 и 11, 12 индуктивности снимаотся сигналы Ог0 и О О, линейно изменяющиеся от величины измеряемого давления, причем Ог 0 линейно изменяется во всем диапазоне измеряемого давления, а О0 линейно измснлс.сл только нз определенном (заранее выбрдннс м) у азгке д 11 д Р а 3 о н д и 3 л 1 е н с н и л и 3 м е .":с. Г;, в о- г, л . - нил, которь,йопр делл тсд еь сг 11 ос в б и 8 якорей. Чувствительность сигнала От к измеряемому давлению ео столько раз больше чувствительности Ог, со скольо рдз высоты конусов 5 и 7 больше висот конусов 6и 8, поскольку отношение углов при вершинах конусов б, 5 или 8, 7 обратно пропорционально отношению высот этих конусов.Таким образом, предложенная конструкция датчика давления позволяет формировать два линейных выходных сигнала от измеряемого давления с различной чувствительностью на отдельном участке диапазона его изменения, который может быть заранее изменен путем настройки датчика. Это позволяет повысить точность измерения давления и использовать датчик. в приборах определения высоты летательных аппаратов. За счет перенастройки датчика обеспечивается высокая точность измерения давления в месте предполагаемой посадки и тем самым повышается надежность и безопасность полетов. Формула и зо 6 рете н ия Датчик давления, содержащий чувствительный элемент в виде мембранной коробки, эакреплс.,ной в корпусе по периферии, электропроводящий неферромагнитный якорь, связанный штоком с центром одной из мембран чувствительного элемента, и 5 две катушки индуктивности, подключенныек вихретоковому измерителю перемещения якоря, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения на одном из выбранных участков рабочего диапазона, 10 он снабжен вторым якорем, связанным штоком с другой мембраной мембранной коробки, и двумя дополнительными катушками индуктивности, при этом оба якоря выполнечы в виде двух усеченных ко нусов разной высоты, которые расположены на штоках большими основаниями друг к другу и имеют соотношение углов при вершине обратно, пропорциональное отношению. высот этих конусов, а катушки 20 индуктивности, охватывающие конусы оди-наковой высоты, соединены между собой встречно.Составитель В,Бур Техред М.Моргент Тираж И Государственного комитета по изобрет 113035, Москва, Ж, РаущсПодписноеям и открытиям при ГКНТ СССР на 64/5