УСТРОЙСТВО БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ГАЗА В БАЛЛОНЕ Российский патент 2000 года по МПК G01L11/00 

Изобретение относится к электрическим измерительным устройствам, предназначенным для измерения давления в баллоне, содержащем сжатый газ, и может быть использовано, например, для контроля заполненности баллона газом перед его использованием или при его проверке.

Известны манометрические устройства измерения давления газа в баллоне, содержащие закрытый корпус с внутренней полостью, упругий элемент и преобразователь деформации упругого элемента в сигнал, удобный для индикации [1, 2] .

Эти устройства обладают недостатком, ограничивающим их эксплуатационные возможности, так как требуется непосредственный механический контакт упругого элемента с находящимся в баллоне сжатым газом. При соединении и отсоединении корпуса манометрического устройства к вентилю баллона при проведении измерения давления некоторое количество газа попадает в окружающее пространство, что ведет к потере газа, может вызвать загрязнение окружающего пространства и создать дополнительные опасности, если газ взрывоопасен или ядовит. Возможны также ситуации, когда по технологическим условиям присоединение манометрического устройства и открытие вентиля баллона недопустимо.

Известен способ контроля давления при заправке герметичных емкостей [3], согласно которому измеряют интенсивность акустической эмиссии в заданном временном интервале и при заданном амплитудном пороге и по значению величины интенсивности акустической эмиссии определяют величину давления в емкости. Сущность этого способа состоит в приеме пьезоэлектрическим датчиком акустической эмиссии от стенок емкости при подаче газа в емкость под давлением газа, преобразовании ее в электрический сигнал, фиксировании интенсивности акустической эмиссии в заданном временном интервале и определении при заданном амплитудном пороге и по полученному значению интенсивности акустической эмиссии величины давления в емкости. Недостатком этого способа является ограниченность его эксплуатационных возможностей, связанная с тем, что по этому способу измерение давления возможно только во время заполнения емкости газом при изменяющемся во времени давлении и не может быть проведено при постоянном давлении газа во время хранения емкости.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является возможность измерения давления в баллоне без непосредственного механического контакта с газом, находящимся в баллоне, при постоянном или меняющемся давлении газа в баллоне при его заполнении, в течение времени хранения и в любой момент использования, благодаря чему расширяется область применения предлагаемого устройства, исключаются потери газа в процессе измерения, повышается противопожарная и экологическая безопасность при работе с устройством.

Технический результат достигается тем, что в устройство бесконтактного измерения давления газа, содержащее чувствительный элемент, соединенный с входом частотомера, согласно изобретению введен автогенератор, выполненный в виде последовательно соединенных устройства синхронизации, импульсного генератора и электромагнита, возбуждающего поперечные колебания корпуса баллона, а чувствительный элемент выполнен в виде электромагнитного датчика поперечных колебаний корпуса баллона, включенного в цепь положительной обратной связи автогенератора и соединенного со входом устройства синхронизации.

Принцип действия устройства основан на периодическом возбуждении свободных поперечных колебаний корпуса баллона и измерении их частоты, которая однозначно зависит от давления газа в баллоне. Выполнение автогенератора в виде последовательно соединенных устройства синхронизации, импульсного генератора и электромагнита позволяет периодически возбуждать свободные поперечные колебания корпуса баллона. Импульсный генератор вырабатывает импульсы тока. Устройство синхронизации согласует фазы этих импульсов и колебаний корпуса баллона. Электромагнит создает импульсную силу, действующую на корпус баллона. Выполнение чувствительного элемента в виде электромагнитного датчика поперечных колебаний позволяет без механического контакта преобразовать поперечные колебания корпуса баллона в электрический сигнал той же частоты. В результате оказывается возможным производить измерение давления газа в баллоне без непосредственного механического контакта с объектом измерения, исключаются потери газа, повышается противопожарная и экологическая безопасность.

На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство бесконтактного измерения давления газа в баллоне.

Устройство бесконтактного измерения давления газа в баллоне 1 содержит автогенератор 2, содержащий последовательно соединенные устройство синхронизации 3, импульсный генератор 4 и электромагнит 5. Электромагнитный датчик поперечных колебаний 6 соединен со входом устройства синхронизации 3 и со входом частотомера 7.

Работа устройства бесконтактного измерения давления газа в баллоне происходит следующим образом. При включении устройства в автогенераторе 2 возникает автоколебательный процесс, заключающийся в том, что импульсный генератор 4 периодически вырабатывает импульсы тока, поступающие в электромагнит 5, который возбуждает поперечные колебания корпуса баллона 1. Электромагнитный датчик 6 преобразует эти колебания в электрический сигнал той же частоты. Период повторения импульсов импульсного генератора 4 задается устройством синхронизации 3 и равен целому числу периодов колебаний корпуса баллона 1. Сигнал электромагнитного датчика поперечных колебаний 6 поступает на частотомер 7. Шкала частотомера 7 градуирована в единицах давления в соответствии с характером зависимости частоты свободных поперечных колебаний корпуса баллона 1 от давления газа внутри него.

Предлагаемое устройство может быть изготовлено на стандартном оборудовании и смонтировано из серийных электронных компонентов. Это подтверждает промышленную применимость предлагаемого изобретения.

Опытный образец предлагаемого устройства изготовлен в лаборатории кафедры "Механика и процессы управления " Санкт-Петербургского государственного технического университета (СПбГТУ) и прошел испытания с положительным результатом.

Источники информации
1. А.с. 11749734, кл. G 01 L 9/08, дата опубликования 23.07.92, БИ 27.

2. Патент РФ 2026539, кл. G 01 L 9/08, дата опубликования 10.01.95, БИ 1.

3. А. с. 1758457 кл. G 01 L 11/00, G 05 D 27/00, дата опубликования 30.08.92, БИ 32 (прототип).

Изобретение относится к электрическим измерительным устройствам, предназначенным для измерения давления в баллоне, содержащем сжатый газ, и может быть использовано, например, для контроля заполненности баллона газом перед его использованием или при его проверке. Устройство содержит чувствительный элемент, соединенный со входом частотомера. В устройство введен автогенератор, выполненный в виде последовательно соединенных устройства синхронизации, импульсного генератора и электромагнита, возбуждающего поперечные колебания корпуса баллона. Чувствительный элемент выполнен в виде электромагнитного датчика поперечных колебаний корпуса баллона, включенного в цепь положительной обратной связи автогенератора и соединенного со входом устройства синхронизации. Технический результат - расширение области использования устройства и повышение противопожарной и экологической безопасности при работе с ним. 1 ил.

Устройство бесконтактного измерения давления газа в баллоне, содержащее чувствительный элемент, соединенный с входом частотомера, отличающееся тем, что в него введен автогенератор, выполненный в виде последовательно соединенных устройства синхронизации, импульсного генератора и электромагнита, возбуждающего поперечные колебания корпуса баллона, а чувствительный элемент выполнен в виде электромагнитного датчика поперечных колебаний корпуса баллона, включенного в цепь положительной обратной связи автогенератора и соединенного со входом устройства синхронизации.