Компаратор пульсирующего давления Советский патент 1984 года по МПК G01L9/12 

Изобретение относится к технике измерения пульсирующих давлений и мо жет быть использовано при воспроизве дении единицы давления при динамической градуировке датчиков давления путем сличения непосредственно с еди ницей статического давления в режиме пульсаций давления. Известны компараторы давления Г Наиболее близким к изобретению яв ляется компаратор давления, содержащий две мембраны с неподвижными элек родами, .образующими две электрически емкости, включенные в противоположные плечи измерительного моста, кото рый позволяет сличить компенсационным способом амплитуду пульсации дав леииЯ|с единицей статического давления Г2 3. Недостатком известного компаратор давления является снижение чувствительности и соответственно точности при уменьшении постоянной составляющей пульсирующего давления за счет увеличения зазора между мембраной и неподвижным электродом так, что соотношение погрешностей на нижнем и верхнем пределах диапазона измерения достигает величины 10:1 и более. Это снижение точности усугубляется тем, что при относительно мал1.1х значениях постоянной составляющей пульсирующего давления требуется измерять и пропорционально меньшие амплитуды, что дополнительно приводит к уменьшению относительного изменения зазора от пульсации давления измерительной . емкости. Целью изобретения- является повыше ние точности воспроизведения амплитуды пульсации давления за счет уменьшения температурной погрешности. Поставленная цель достигается тем что компаратор, содержащий корпус с мембр1аной, электрод, укрепленный на торце изолятора и образующий с мембраной мембранно-емкостный преобразователь, включенньй в измерител ный мост, снабжен втулкой, установленной в корпусе и прижатой внешней торцовой кромкой к месту сочленения мембраны с корпусом с помощью шайбы при этом изолятор электрода размеще внутри втулки с зазором, которьй заполнен высоковязкой жидкостью, со стороны торца изолятора, противЬположного электроду, установлен с зазором кнопочный толкатель с возврат.ной пружиной, а втулка выполнена из материала, имеющего низкий коэффициент теплового расширения. На фиг.1 изображен компаратор пульсирующего давления; на фиг.2 электрическая схема компаратора пульсирующего давления; на фиг.З - осциллограммы выходного сигнала. Компаратор пульсирующего давления состоит из корпуса 1, мембраны 2, выполненной за одно целое с корпусом 1, электрода 3, укрепленного на изоляторе 4, который установлен по посадке движения во втулке 5, изготовленной из материала с низким термическим коэффициентом расширения. Зазор в посадке изолятора 4 во втулке 5 заполнен в нагретом состоянии высоковязкой (при нормальной температуре) жидкостью, например гудроном. Втулка 4 прижата через упругую шайбу 6 и промежуточную втулку 7 гайкой 8 внешней кромкой, образованной внутренним конусом, к периферии мембраны 2. В промежуточной втулке 7 размещена трубка 9, соединенная с кнопочным толкателем 10, торец которой образует с торцом изолятора 4 зазор за счет возвратной пружины 11 и расположения штифта 12, упирающегося в крьшку 13. Внутри корпуса 1 размещен также трансформатор с обмотками на тороидальном сердечнике 14 и монтажная плата 15. В крышке 13 установлены электрические разъемы 16 и 17 для внешней коммутации. Электрическая схема компаратора, пульсирующего давления представляет собой измерительный мост, состоящий из трансформатора 18, конденсаторов 19-21, резисторов 22 и 23. Первичная обмотка трансформатора 18 соединена с внешним генератором 24 несущей частоты. Диагональ измерительного моста соединена с электроннолучевым осциллографом 25. Емкость конденсатора 19 функционально зависит от пульсирующего давления Р и образована мембраной 2 и электродом 3. Емкость 20 является постоянной и подбирается по минимуму измерительного зазора (емкости 19), емкость. 21 подстроечная. Резисторы 22 и 23 подбираются для балансировки моста по активным составляющим импеданса плеч измерительного моста. Перед работой на мембрану 2 вна- чале воздействуют статическим давлением, превышающим максимальное давление за период пульсации давления. При этом электрод 3 может вступить в контакт с мембраной 2. В этом случае электрод 3 отодвигается мембраной 2 вместе с изолятором 4 за счет вязкого смещения изолятора 4 во втул ке 5. После этого воздействуют на мембрану 2 исходным статическим давлением, равным максимальному или минимальному давлению за период пульсации давления. Длительным нажатием на кнопочный толкатель 10 прикладывают силу через трубку 9 к изолятору 4, который под ее воздействием плавно смещается, приближая электрод 3 к мембране 2. При этом происходит балансировка измерительного моста. Про цесс балансировки моста и момент баланса наблюдается и настраивается по изображению выходного сигнала на экране электроннолучевого осциллогра фа 25, когда вначале широкая полоса несущей частоты, сужаясь,переходит в линию. При балансе измерительного моста зазор между мембраной 2 и электродом 3 оказывается всегда одни и тем же, независимо от величины дав ления, поскольку емкость между мембраной 2 и электродом 3, т.е. емкость 19 уравнивается всегда в соответстви с постоянной емкостью второго плеча измерительного моста 20. После балансировки измерительного моста, например, при давлении, равном максимальному за период пульсаци давления, устанавливают статическое давление, равное постоянной составляющей пульсирующего давления, т.е. дают отрицательное (положительное в случае установки минимального за период пульсации давления) приращени статического давления, равное требуемой амплитуде пульсации давления. Измерительный мост при этом ора зывается разбалансированным на велич ну, соответствующую созданному прира щению давления, т.е. требуемой ампли

туде пульсации давления.

При воздействии на мембрану пульсирующего давлекмя Р осциллограмма

даря тому, что втулка 5 с изолятором 4 и электродом 3 опирается на периферию мембраны 2, вследствие ченапряжения с выхода измерительного моста имеет вид модулированного сигнала с частотой пульсации давления (фиг. За). Плавно увеличивая амплитуду пульсации давления, доводят ее до величины, когда измерительный мост окажется сбалансированным в экстремумах модуляционной огибающей сигнала, т.е. до 100% модуляции (фиг.Зв). Таким образом, в экстремумах пульсации давление достигает исходного (статического) давления, при котором мост предварительно балансировался а амплитуда пульсации давления становится равной созданному приращению статического давления и, следоватеЛьно, сличается с помощью компаратора пульсирующего давления с единицей статического давления. Использование предлагаемого компаратора пульсирующего давления повышает точность воспроизведения амплитуды пульсации давления по сравнению с известными устройствами за счет того, что измерение амплитуды пульсации давления осуществляется нулевым методом при постоянном - минимальном измерительном зазоре, что приводит к максимальному относительному изменению измерительной емкости для данной амплитуды пульсации давления и, соответственно, к максимальной чувствительности независимо от постоянной составляющей пульсирующего давления, а также благодаря повышению температурной стабильности измерительного зазора. Основная погрешность сличения воспроизводимой амплитуды пульсации давления с приращением статического дав ления при.помощи компаратора пульсирующего давления зависит от температурной стабильности измерительного зазора, которая определяет температурный УХОД исходной балансировки за время измерения. Измерительный зазор требуется поддерживать после исходной балансировки с погрешностью, не превьшающей чувствительное- . ти измерительного моста к переме- , мо щению т.е. на уровне порядка 10 мкм. Указанная стабильность измерительного зазора достигнута благого температурная деформация корпуса 1 не передается на положение злектрода 3. Кроме того, втулка 5 вьшолнена из материала с низким термическим коэффициентом расширения, например, . инвара

КОМПАРАТОР ПУЛЬСИРУЮЩЕГО ДАВЛЕНИЯ, содержащий корпус с мембр ной, электрод, укрепленный на торце изолятора и образующий с мембраной мембранно-емкостный преобразователь включенный в измерительный мост. IL ;:с;; -1 , 13 . МШММЖ -отличающийся тем, что, с целью повышения точности воспроизведения амплитуды пульсаций давления за счет уменьшения температурной погрешности, он снабжен втулкой, установленной в корпусе и прижатой внешней торцовой кромкой к месту сочленения мембраны с корпусом с помощью шайбы, при этом изолятор электрода размещен внутри втулки с зазором, который заполнен высоковязкой жидкостью, со стороны торца изолятора, противоположного электроду, установлен с зазором кнопочный толкатель с возвратной пружиной, а втулка выполнена из материала,имеющего низкий коэффициент теплового расширения.