Манометр (его варианты) Советский патент 1985 года по МПК G01L9/12 

2. Манометр, состоящий из электростатического обратного преобразователя, содержащего измерительную камеру, образованную корпусом-и разделительной мембраной, являющейся подвижным электродом., и электрической мостовой измерительной схемы, имеющей суммирующий и вычитающий входы, отличающийс я-тем, что, с целью расширения области применения за счет увеличения пределов измерения давдения, в него дополнительно введена вторая идентичная измерительная лсаме144009

ря, корпуса обеих камер соединены один с другим через жесткую электрически заземленнуюпластину, размещенную между мембранами одинаковой жесткости, одна из которых подключена.к суммирующему входу электрической схемы, а другая - к вычитающему, при этом зазоры между каждой из мембраа и пластиной удовлетворяют следующему соотношению: гД S , fig - зазоры между пгтастиной и соответственно первой и второй мембрана ми.

1. Манометр, состоящий из электростатического обратного преобразователя/ coдepжkщeгo измерительную камеру, образованную корпусом и разделительной мембраной, являющекся подвижным электродом, и электрическую мостовую измерительную схему, имеющую сумм фунжщй и вычитающий входы, отличающий с я тем, что, с целью расширения области применения за счет увеличения пределов измерения давления, в него дополнительно введена вторая идентичная измерительная камера, корпуса обеих камер соединены один с другим через жесткую .электрически, заземленную пластину-, размещенную между мембранами камер на равном удалении от них, при этом одна из мембран подключена к суммирующему входу электрической схемы., а друО) гая - к вычитающему, причем жесткости мембран удовлетворяют соотношению ,02, где С., €2 жесткости первой и второй мембраны.

Изос5рвтение относится к контроль но-измерительной технике и предназн чено для измерения давлений. Известны манометры, состоящие из электростатического обратного преобразователя, содержащего измерительную камеру, образованную корпусом, разделенным системой параллельно размещенных мембран, подключенных к измерительной схеме lj . Однако данные манометры обладают недостаточной чувствительностью и ограниченной областью применения. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является манометр, состоящий из электростати ческого обратного преобразователя, содержащего измерительную камеру, образованную корпусом и разделитель ной мембраной, являющейся подвижным электродом, и электрической мостово измерительной схемы,, имеющей суммирующий и вычитающий входы ZJ . Область применения известного манометра ограничена низким уровнем измеряемого давления, что обусловле но величиной пробивного напряжения. Целью изобретения является расши рение области применения за счет увеличения пределов измерения давле ния. Поставленная цель по первому варианту достигается тем, что в манометр, состоящий из электростатического обратного преобразователя, содержащего измерительную камеру,, образованную корпусом и разделительной мембраной, являющейся подвижным электродом, и электрической мостовой измерительной схемы, имеющей суммирующий и вычитающий входы, дополнительно введена вторай идентичная измерительная 1камёра,: корпуса обеих камер соединены один с другим; через жесткую электрически зазем- . ленную пластину, размещенную между : мембранами камер на равном удалении от них, при этом одна из мембран подключена к суммирующему входу электрической схемы, а другая - к вычитающему, причем жесткости мембран удовлетворяют соотношению 0,02, где Cj, Cg - жесткости первой и второй, мембраны. Поставленная цель по второму варианту достигается тем, что в манометр, состоящий из электростатического обратного преобразователя, содержащего измерительную камеру, образованную корпусом и разделительной мембраной, являющейся подвижным электродом, и электрической мосто- . вой измерительной схемы, имеющей суммирующий и вычитающий входы дополнительно введена вторая идентичная измерительная камера, корпуса обеих камер соединены один с другим через жесткую электриче.ски заземленную пластину, размещенную между мембранами одинаковой жесткости, одна из которых подключена к суммирующему входу электрической схемы, а

3

другая - к вычитающему, при этом зазоры между казвдой из мембран и пластиной удовлетворяют соотношению 8,/§2 0,02, где 8, , Sg - зазоры между пластиной и соответственно первой и второй мембранами.

На фиг. 1 представлена электрическая схема манометра; на фиг. 2 его структурная блок-схема.

Манометр состоит из измеритель ных камер 1 и 2, образованных корпусом 3 с разделительными мембранами 4 и 5, между которьми установлена жесткая электрически заземленная пластина 6.- Мембраны 4 и 5, пластина 6 совместно с корпусом 3 образуют емкостной дифференциальный преобразователь, подключенньй к мостовой электрической схеме, питаемой от генератора 7 несущей частоты и содержащей усилитель 8, два демодулятора 9 и 10 и источник 11 питания. .

Нанометр работает следующим образом.

Измеряемое давление Р в сумме с компенсирующим Р воздействует на мембрану 4с силой , а на мембрану 5 воздействуют соответственно разность давлений Ру - Р Ft-

X г (( , вызьгаая их перемещение X, и Xg соответственно. Эти перемещения преобразуются в электрик ческие сигналы с напряжением соответственно Utx ) Uax

где1Сх - соответствующие коэф-.: фициенты преобразования емкостных преобразователей. Напряжения Оj и Uj вычитаются, и с диагонали измерительного моста разностное напряжение усиливается усилителем 8, на выходе которого напряжение равно Kij uUx , где (ij - коэффициент усиления усилителя 8, а затем выпрямляется демодуляторами 9 и 10. Выходное напряжение Ux п

44009

сумме с опорным Ug от источника 11 питания прикладывается к мембране 4, а разность этих напряжений l/oUjc прикладывается к мембране 5, создавая

eUoUx

компенсирующее давление РХ

2Б,

где Е - диэлектрическая проницаемость воздуха, 8, - зазор-между мембранами 4 и 5 и пластиной 6.

Измеряемое/давление таким преобразователем может быть в общем виде с достаточной точностыо представлено выражением

5 ,-NKX,

(О

X )

Pv

. Сг/

/kx

/Ct / ivxj

-е -ДТо;

где

жесткости мембран 4 и

Г 2 0 С 5 соответственно. Для манометра с одинаковьми зазорами емкостного образователя выражение (1) упрощается

иСг/с - ,

ггг -тгг

(2)

1-Сг/с, l-Cz/c,

В случае, если жесткости мембран 4 и 5 выбираются из условия 0,02, измеряемое давление в 100 раз больще компенсирунздего Р. . По сравнению с известным изобретением это позволяет при одном и том же компенсирующем напряжении 100 раз увеличить пределы измеряемого давления и тем самьм расширить область применения манометра.

Кроме того, манометр позволяет измерять как абсолютные давления, для чего подмембранная полость одной из камер вакуумируется, так и избыточные давления, для чего подмембранная полость соединяется с окружающей средой.

Фиг. г