Манометрический преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСНИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСК РЕСПУБЛИКА 1 801326 3 си 4 С 01 Ь 21 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН МУ СВИДКТЕЛЬС ВТОР е ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Пермский государственный университет им. А.И.Горького(57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и можетбыть использовано для измерения давления атмосферного воздуха в диапазоне 400-800 мм рт.ст. в условиях изменения наклона датчика в процессе измерений. Цель изобретения - повышениточности измерений и стабильности показаний при изменении ориентации датчика в пространстве. В корпусе 1 выполнены четыре изолированные одна отдругой камеры 2, сообщающиеся черезканалы 3 с атмосферой. В каждой камере установлена часть металлической,нити 6 под углом 42-46 к вертикали.Расположение частей нити 6 попарново взаимно перпендикулярных вертикальных плоскостях позволяет устранить влияние угла наклона системы впроцессе эксплуатации на показаниядатчика давления. 5 ил.Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может бытьиспользовано для измерения давленияатмосферного воздуха н диапазоне5400 - 800 мм рт,ст, н условиях изменения наклона датчика в процессе измерений, например на движущейся ме"теостанции.Цель изобретения - поньппение точности измерения и стабильности показаний при изменении ориентации датчика в пространстве,На фиг,1 изображен манометрическийпреобразователь, общий вид; на фиг.2 -15схема соединения выводов; на фиг,З -" дКграфик зависимостиЕ(8) наКофиг,4 " схемы расположения нитей; нафиг,5 - график у = Г(8).20Манометрический преобразовательсодержит корпус 1, выполненный изтеплопроводного материала, четыре камеры 2, изолированные одна от другойи имеющие каналы 3 для сообщения с 25атмосферой. В камерах 2 расположеныдержатели 4 с выводами 5, В держателях 4 закреплены металлические нити 6так, что их концы соединены с выводами держателей. Выводы держателей 4 30соединены между собой проводникамипо схеме, изображенной на фиг,2, Камеры 2 представляют собой цилиндрические полости, высверленные в корпусе под углом у= 42 - 46 к вертика 35ли так, что металлические нити направлены по осям камер,Клеммы А и В (фиг.2 ) включаютсякак обычное термосопротивление в мостовую измерительную схему. 40Зависимость изменения сопротивления всей нити при ъ = 44 (показанияизмерительного прибора ) от угла наклона, отчитываемого от вертикали,показана на фиг,З кривыми 1 и 11.Кривая 11 соответствует вращению вокруг горизонтальной оси, лежащей нодной из вертикальных плоскостей содержащих нити, кривая 11 1 - вращениювокруг оси, делящей угол между указанными плоскостями пополам,Поясним, почему с помощью разделения нити на четыре части и расположения их вьппе указанным способом удается устранить влияние угла наклона на55показания датчика. Рассмотрим вертикальную нить, к которой приложенопостоянное напряжение (фиг,4 а). Нитьразогревается до определенной температуры, зависящей от температуры воздуха, и результате чего ее сопротивление примет некоторое значениео с(1 +где В. - сопротинление нити при температуре воздуха, равной ТЬТ=Т-То еТ - температура разогретой нитис - температурный коэффициентсопротивления,При отклонении нити от вертикалиона охлаждается интенсивней,в результате чего температура Т падаете а сопротивление нити уменьшается, что ипоказано на Фиг.З кривой 1.Если нить изогнута в виде буквыЧ (фиг,4 б), то при повороте ее вокруг оси Х по часовой стрелке сопротивление участка АО падает, а сопротивление участка ОВ увеличивается.Сопротивление всей нити АВ меняетсянезначительно. Таким образом, конфигурация, представленная на фиг,4 бпозволяет существенно ослабить чувствительность выходного сигнала к поворотам вокруг оси Х. Для компенсации поворотов вокруг оси У необходимо ввести еще два участка нити, наклоненных к вертикали под тем же угломи лежащих в плоскости ХЕ(фиг,4 н). Указанная система иэ четырех нитей удовлетворительно компенсирует влияние поворотов вокруг любойиз осей, лежащих в горизонтальнойплоскости ХУ, Увеличение числа нитейевлекущее за собой значительное усложнение конструкции, не приводит ксущественному повышению точности. Таким образом, выбор именно четырех нитей вполне обоснован.Вводя интегральную меру нечувствительности системы четырех нитей к поворотам: максгде 8 , - максимальное значение угмексла поворота, на который может накцоняться система в процессе эксплуатации, в данном случае 8= 40 .С помощью экспериментальной кривой 1 (фиг.З) легко оптимизировать величину 3 по 1Зависимость Я(у) условных единицах представлена на фиг,5 кривыми 1 Ч и Ч, Кривая ТЧ получается при исследовании вращения нокруг го(5) риэонтальной оси, лежащей в плоскости, содержащей какую-либо пару нитей (оси Х или У), кривая Ч соответствует вращению вокруг оси, делящей угол между осями Х и У пополам. Промежу 5 точным положением осей вращения соответствуют точки заштрихованной области, Из кривых 1 Ч и Ч (фиг.5) следует, что оптимальное значение углову,пт = 42 - 46Получим теперь зависимость выход.ного сигнала конвективного датчика атмосферного давления от величины где Р - измеряемое давление;Ро - нормальное атмосферное давление.Заметим, что при включении первичного манометрического преобразователя в мостовую схему выходной сигнал ,дб(ДР) (разбаланс моста) будет пропорционален изменению сопротивления нити: 25УК,д 11 = иВ - , - = и В Е (ДР), (2)агде Бо- постоянное напряжение питания мостаВ = К,И,(1+К,В,);К - сопротивление второго плечамоста, включеннОго последовательно с термосопротивлением,Джоулево тепло, выделяемое на нити, равноо 1+И =И ---- (3)э э 1+Ь Егде Ь= К/(К +Е,);Н- мощность, выделяемая на нитипри Р = Ро,Мощность, выделяемая нагретой нитью в окружаюшнй ее воздух М , связана с остальными параметрами соотношением Н, = Ы(1+Ь ) ( - -)., (4)огде ш и п - некоторые числа;оБ - мощность, рассеиваемаяпри Р = РоушЬо = 1ооЕсли пренебречь потерями тепла через элементы крепления нити, то можно записать условия баланса тепловых потоков в виде(1+ - -) ( - -) = 1 (6)Ьо Ро илиЬлРЕ= (1+- - -) -1РС учетом (2) окончательно имеем:дЦ(.Р)=по В (1+ - ) "-. (8)При малых изменениях давлениядР( в1) получаем линейную связьРмежду давлением и сигналом:И ЛР 1 ш ДР)- ВБ и Ро формулы (8-9) справедливы с достатОчнОЙ тОчнОстью для произвольныхконфигураций нити, . следовательнодля всей системы,Преимущества предлагаемого манометрического преобразователя (по сравнению с известными) заключаются в следующем:появляется возможность использования конвективного манометра в условиях изменения угла наклона датчика вследствии устранения влияния наклона на показания манометраточность измерений увеличивается в вышеуказанных условиях эксплуатации в 30 раэ формул а и з о б р е т е н и я Манометрический преобразователь,содержащий теплопроводный корпус,держатели, жестко соединенные с корпусом, на которых закреплена металлическая нить, о т л и ч а ю щ и Йс я тем, что, с целью повышения точности измерений и стабильности показаний при изменении ориентациидатчика, корпус снабжен четырьмя изолированными одна от . другой камерами, сообщающимися с атмосферой, причем металлическая нить разделена на четыре последовательно соединенные проводниками части, каждаяиз которых установлена в соответствующей камере под углом у = 42о46 к вертикали, при этом части нити попарно расположены во взаимноперпендикулярных вертикальных плоскостях, 3269231326923 Составитель Н.ВогдановаТехред.А. Кравчук Редактор А,Ренин рректор С.Шекмар Заказ 3272 36 изводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектн ВНИИП п 113035, Тираж 776 Государственного кделам изобретений иосква, Ж, Раушск Подписноеета СССРрытийаб., д 5