Датчик разности давлений Советский патент 1985 года по МПК G01L13/02 

1 Изобретение относится к приборостроению, а.именно к измерительным преобразователям давления. Известен дифференциальный датчик содержащий корпус с внутренней полостью, ограниченной двумя разделительными мембранами, заполненной жидким диэлектриком и разделенной у ругой мембраной,/имеющей на корпусе под разделительными мембранами поверхности с профилем, повторяющим профиль разделительных мембран (про тивоперегрузочные упоры), электроды одним из которых является упругая мембрана, а два других расположены с зазором по обе стороны этой мембраны по спрофилированных в виде сфе ры поверхностях твердого диэлектрика, закрепленного на корпусе, и электрические гермовыводы Л . Недостатком датчика является сло5кность конструкции. Кроме того, для увеличения его чувствительности необходимо увеличение площади упругой мембраны, выполняющей роль одного из электродов, что ведет к увеличению ее массы и снижению виброустойчивости. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату .к изобретению является датчик, содержапмй корпус с двумя камерами, отделенными от измеряемой среды чувствительными мембранами. Камеры соединены между собой трубкой малог диаметра и заполнены несмешивающимис жидкостями с различной диэлектричес кой проницаемостью. Поверхность раз дела жидкостей находится в средней части трубки. Под, воздействием разности давлений, приложенных к мембранам, проис ходит смещение поверхности раздела жидкостей вдоль трубки. Это перемещение преобразуется в электрический выходной сигнал с помощью преобразо вателя перемещения жидкости (наприм емкостного), размещенного вблизи трубки. В зависимости от свойств жидкостей (магнитной проницаемости, оптической прозрачности и т.п.) в качестве преобразователя перемещени могут быть применены индуктивные, о тические и т.п. преобразователи перемещения, в том числе и с визуальным отсчетом измеряемого параметра Недостатком известного датчика я ляется сравнительно низкие чувстси122тельность, перегрузочное давление, и I точность, что обусловлено противоречивыми требованиями к толщине стенки и длине трубки (для увеличения чувствительности и точности толщину стенки необходимо уменьшить, а длину трубки увеличить, что снижает статическую устойчивость трубки к перегрузочному давлению (как к статическому, так и к перепаду давления). Целью изобретения является повышение точности, чувствительности и уменьшение габаритов. Указанная цель достигается тем, что в датчике разности давлений, содержащем корпус с двумя соединенными трубкой камерами, отделенными от измеряемой среды мембранами и заполненными двумя несмешивающимися жидкостями, размещенный на трубке преобразователь перемещения поверхности раздела жидкостей, трубка и преобразователь размещены в одной из камер, причем трубка выполнена капиллярной из гидрофобного материала. На фиг. Г изображена конструкция предлагаемого датчика; .на фиг.2 разрез А-А на фиг.1. Устройство содержит корпус 1 с двумя камерами 2 и 3, две мембраны 4 и 5, две несмещивающиеся разнородные жидкости 6 и 7, которыми заполнены камеры 2 и 3, и трубка 8. С помощью трубки 8 сообщаются между собой камеры 2 и 3. Преобразователь 6 и 7 перемещения раздела двух жидкостей, выполненный в данном случае в виде емкости из двух обкладок 9 и 10 (например, напьшением обкладок непосредственно на диэлектрическую трубку 8) с гермовыводами 11, причем граница 12 раздела двух жидкостей 6 и 7 расположена преимущественно в средней части трубки 8. Для емкостного преобразователя перемещения существенно, чтобы жидкости 6 и 7 имели различную диэлектрическую проницаемость. Такими жидкостями могут быть, например, масло и вода. Если трубка 8 прямая и некапиллярная, то датчик неустойчив к вибрациям и работоспособен только при положении, в котором трубка 8 вертикальна. трубка 8 не может быть больще нескольких сантиметров, что препятствует повьш ению выходного сигнала и точности. Поэтому предпочтительнее выполнить трубку 8 капиллярной в

31

виде спирали (например, плоской) для повышения длины хода границы 12 (а значит точности и выходного сигнала преобразователя 9, 10 и 11/.

Для полного исключения возможности перемешивания жидкостей 6 и 7 при быстрых изменениях измеряемого давления капиллярная трубка 8 должна быть выполнена из материала, несмачиваемого жидкостями 6 и 7 (например, из фторопласта). ,

Датчик работает следующим образом;

Под воздействием разности давлений (Р) - Рг) мембраны 4 и 5 прогибаются и вытесняют жидкости 6 и 7. В результате граница 12 раздела

12.4

смещлется вдоль трубки 8. Это приводит к изменению емкости обкладок 9 и 10 преобразователя перемещения границы 2 жидкостей.

Размещение трубки 8 не между, а внутри одной из камер, например в камере 3, обеспечивает равенство давлений внутри и снаружи трубки 8, что позволяет выбирать толщину трубки без. учета рабочего (статического) давления и использовать тонкостенную трубку 8, что, в свою очередь, обеспечивает максимальное приближение преобразователг перемещения к

границе раздела упомянутых жидкостей 6 и 7, приводящее к повьппению чувствительности цатчика.

ДАТЧИК РАЗНОСТИ ДАВЛЕНИЙ, содержащий корпус с двумя соединенными трубкой камерами, отделенными от измеряемой средьт мембранами и заполненными двумя несмешивающимися жидкостями, размещенный на трубке преобразователь перемещения поверхности раздела жидкостей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, чувствительности и уменьшения габаритов, в нем трубка и преобразователь размещены в одной из камер, причем трубка выполнена капиллярной из гидрофобного материала.