УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2007 года по МПК G01L9/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня вакуума и управления перистальтическим насосом, который прокачивает физиологический раствор в медицинских устройствах - факоэмульсификаторах.

Известен датчик давления, содержащий полый цилиндрический корпус, разделенный гибким эластичным элементом на две камеры, одна из которых сообщена с измеряемой средой, и электромагнитные элементы. Гибкий эластичный элемент выполнен в виде мембраны. Электромагнитные элементы выполнены на каждой стороне мембраны в виде двух катушек индуктивности, расположенных в камерах корпуса датчика соосно и симметрично по отношению к мембране. Концы катушек индуктивности являются выводами датчика (Патент РФ 2075896, G 01 L 9/10, 1997).

Недостатками известного датчика являются сложность конструкции, низкая точность измерения, недостаточная чувствительность, необходимость дополнительного преобразования выходного сигнала для регистрации и обработки результатов в процессе измерений.

Известен датчик давления, содержащий металлический корпус, полупроводниковый упругий чувствительный элемент с тензорезисторами и контактными площадками, крышку, герметично соединенную с корпусом, в пространстве между которыми размещается герметично закрепленная эластичная мембрана, на поверхности которой сформированы металлизированные токоведущие дорожки, контактные площадки и выходные контакты. На мембране методом поверхностного монтажа установлен полупроводниковый чувствительный элемент (Патент РФ 2082127, G 01 L 9/04, 1997).

Недостатками известного датчика являются низкая точность измерения, недостаточная чувствительность, ограниченные эксплуатационные возможности, пониженная надежность работы.

Известен индуктивный датчик давления, содержащий две идентичные катушки индуктивности, намотанные на трубчатый керамический каркас, внутри которого помещен подстроечный элемент, выполненный в виде латунной трубки, и жестко связанный с мембраной, и схему сравнения на транзисторах (А.С. СССР №1677538 А1, G 01 L 9/00, 1989).

Недостатками известного датчика являются низкая точность измерения, недостаточная чувствительность, достаточно большие габариты датчика из-за наличия сердечника.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому, является устройство для измерения давления, содержащее две катушки индуктивности, полый цилиндрический корпус, мембрану, генератор, коммутатор, блок измерения амплитуды сигнала, два блока измерения фазы сигнала, блок измерения разности фаз и три блока представления информации (А.С. СССР 1377635 А1, G 01 L 9/10, 1988).

Недостатками известного датчика являются недостаточная чувствительность, сложность конструкции.

Задачей изобретения является повышение точности при измерении давления в применяемых устройствах.

Поставленная задача решается тем, что устройство для измерения давления, содержащее металлический корпус, две катушки индуктивности, подключенные к генератору в отличии от прототипа, внутри металлического корпуса расположен секционированный каркас, на котором расположены эталонная катушка индуктивности и измерительная, вблизи которой расположена упругая металлизированная мембрана, внешняя сторона которой предназначена для восприятия вакуума, генератор выполнен в виде автогенератора высокочастотных колебаний с цепями балансировки и температурной компенсации.

За счет вихревых токов Фуко, при перемещении упругой металлизированной мембраны около измерительной катушки индуктивности, изменяется величина потерь в колебательном контуре и, как следствие изменяется чувствительность датчика.

Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 изображен общий вид устройства для измерения давления в разрезе, на фиг.2 - электрическая принципиальная схема устройства для измерения давления.

Устройство для измерения давления (фиг.1) содержит металлический корпус 1, в котором размещен секционированный каркас 2, на котором расположены измерительная 3 и эталонная 4 катушки индуктивности, а, непосредственно около измерительной катушки 3 - расположена упругая металлизированная мембрана 5. Упругая металлизированная мембрана 5 внешней стороной контактирует с камерой, в которой в процессе работы создается разряжение (вакуум). От величины этого разряжения зависит прогиб мембраны и, как следствие, величина потерь на вихревые токи в измерительной катушке.

Измерительная 3 и эталонная 4 катушки индуктивности подключены к схеме автогенератора высокочастотных колебаний, который выполнен на транзисторах 6, 7 и конденсаторах 8, 9 с источником питания постоянного тока и дополнен цепями балансировки и температурной компенсации на резисторах 10, 11 и 12, 13. Фильтры низких частот, выполненные в виде 14, 15 предназначены для сглаживания высокочастотных помех. Регулировочный резистор 16 служит для установки нуля устройства для измерения давления в начале работы. К эмиттерным нагрузкам 17, 18 транзисторов 6, 7 подключен операционный усилитель 19, в цепь обратной связи которого включен подстроечный резистор 20, предназначенный для калибровки устройства для измерения давления. На резисторах 21 собран делитель напряжения, предназначенный для имитации устройства для измерения давления при проверке и запуске устройства, для работы с которым предназначено устройство для измерения давления. Переключение в режим имитатора производится переключателем 22. Стабилитрон 23, подключенный к операционному усилителю 19, ограничивает уровень выходного сигнала при перегрузках.

Устройство для измерения давления (фиг.2) работает следующим образом: при перемещении упругой металлизированной мембраны 5 около катушки индуктивности 3, нарушается симметрия эмиттерных токов транзисторов 6, 7, входящих в схему автогенератора высокочастотных колебаний частотой 1 МГц, который выполнен на транзисторах 6, 7 и конденсаторах 8, с источником питания постоянного тока и дополнен цепями балансировки и температурной компенсации на резисторах 10, 11 и 12, 13. С помощью фильтров низких частот, выполненных в виде 14, 15, сглаживаются высокочастотные помехи. С помощью регулировочного резистора 16 устанавливается нуль устройства для измерения давления в начале работы. Сигнал разбаланса, снимаемый с эмиттерных нагрузок 17, 18 транзисторов 6, 7, усиливается и нормализуется операционным усилителем 19, в цепь обратной связи которого включен подстроечный резистор 20, предназначенный для калибровки устройства для измерения давления. Проверка имитатора устройства для измерения давления при запуске устройства, для работы с которым предназначено устройство для измерения давления, производится с помощью делителя напряжения, собранного на резисторах 21. Переключение в режим имитатора производится с помощью переключателя 22. Стабилитрон 23, подключенный к операционному усилителю 19, ограничивает уровень выходного сигнала при перегрузках. Усиленный и нормализованный сигнал с операционного усилителя 19 подается на выход устройства.

Исследования показали, что устройство позволяет обеспечить более хорошие результаты, чем изменение других параметров контура, таких как емкость или индуктивность. Получаем хорошие точность, чувствительность, уровень сигнала и стабильность.

Итак, заявляемое изобретение позволяет повысить точность при изменении давления в применяемых устройствах - факоэмульсификаторах.

Использование: для измерения уровня вакуума и управления перистальтическим насосом, который прокачивает физиологический раствор в медицинских устройствах - факоэмульсификаторах. Сущность изобретения: устройство содержит две катушки индуктивности, подключенные к генератору. Внутри металлического корпуса расположен секционированный каркас, на котором расположены эталонная катушка индуктивности и измерительная, вблизи которой расположена упругая металлизированная мембрана, внешняя сторона которой предназначена для восприятия вакуума. Генератор выполнен в виде автогенератора высокочастотных колебаний с цепями балансировки и температурной компенсации. Технический результат: повышение точности при измерении давления в применяемых устройствах. 2 ил.

Устройство для измерения давления, содержащее корпус, две катушки индуктивности, подключенные к генератору, отличающееся тем, что внутри металлического корпуса расположен секционированный каркас, на котором расположены эталонная катушка индуктивности и измерительная, вблизи которой расположена упругая металлизированная мембрана, внешняя сторона которой предназначена для восприятия вакуума, генератор выполнен в виде автогенератора высокочастотных колебаний с цепями балансировки и температурной компенсации.