Частотный датчик давления Советский патент 1986 года по МПК G01L11/00 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для преобразования абсолютного давления в высокочастотньм сигнал.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет увеличения крутизны выходной характеристики.

Цель достигается одновременным синфазным изменением под действием измеряемой величины как индуктивности, так и емкости БЧ-резонатора путем изменения конструкции датчика.

На фиг. 1 дана конструкция датчика; на фиг. 2 - то же, эквивалентная схема; на фиг. 3 - схема электронного блока датчика.

Датчик содержит металлический корпус 1, нижнюю торцовую стенку 2 и

крьшку 3. К стенке 2 прикреплен упругий элемент 4 в виде анероидного блока, на неподвижном конце которого закреплен с помощью диэлектрической втулки 5 подвижный экран 6 в виде дискового электрода из неферромагнитного металла высокой проводимости Электрод 6 соединен с помощью гибкого проводника 7 с одним из выводов плоской спиральной катушки индуктивности 8. Другой вывод катушки 8 соединен с корпусом 1, который в свою очередь имеет перегородку 9. Катушка изготовлена на диэлектрической пластине 10, с противоположной стороны которой изготовлены печатные проводНИКИ 11 электронного блока 12. К одному из генераторов блока 12 подключена перемычками 13 катушка 8, а для подачи питания на электронньй блок и съема выходных сигналов используется разъем 14. Для подачи измеряемого давления Р в полость 15 датчика используется штуцер 16. Хвостовик 17 и гайка 18 обеспечивают закрепление анероидного блока 4 к стенке 2. Для компенсации температурной погрешности при последующей обработке выходных сигналов датчика в электронном блоке 12 имеется частотный датчик температуры, термодатчик 19 которого размещен в полости измеряемого давления и соединен с электронным блоком перемычками 20.

Эквивалентная схема частотного датчика давления приведена на фиг.2. Датчик имеет опорный 21 и функциональный 22 автогенераторы LC-типа, частотный датчик температуры 23 с термодатчиком 1 9 и LC-резонатора 24,

2246251

образованный эквивалентной индуктивностью LJ катушки 8 и электрода 6, неинформативной и информативной емкостями С и С. Информативная ем- 5 кость Ci образована поверхностями

электрода 6 и перегородками

,, . ( - d/)

CH. 4(d.

Ea.)

К

где D,. - абсолютная и относительная диэлектрическая проницаемость газа между элементами 6 и 9 соответственно;

1), d - наружный и внутренний диаметры электрода 6 соответственно; d.- зазор между элементами 6 и 9 при измеряемом давлении Р , равном остаточному давлению Р в полости анероидного блока; К - коэффициент жесткости

анероидного блока 4. В то же время электрод 6 является экраном и индуктивно связан с катушкой 8, в результате чего эквивалентная индуктивность спирали имеет вид М Г,

т -

ь - --,

где

k

iia- 8ТГ

h d

.4.

s-- J.

Ф

5

-д

5

b.b

индуктивность плоской катушки 8;

вз аимоиндук- тивность катушки 8 в зеркальном изображении через поверхность диска 6;

( f п )-2)- индуктивность дискового электрода 6; функции связи между параметрамиL, М и размерами D, d и b;

l)2,dj- наружный и внутренний диаметры сггирали 8; злтор между

Ч иФ

Р -Р

I , П

спиралью 8 и электродом 6.

При расчете величины М следует использовать в формуле расчета вместо размера его удвоенное значение.

Устройство работает следующим образом.

При действий давления перемещается анероидный блок 4 с электродом 6 и изменяются емкости С„ и С.

Схема электронного блока 12 приведена на фиг. 3. Блок t2 состоит из LC-генератора опорной частоты „ , функционального LC-генератора с час- тотозадающим LC-резонатором 24 и частотного датчика температуры 23 с терморезистором 19. Транзисторы V Т1 и V ТЗ выполняют функции генераторов опорной и функциональной частоты по схеме емкостной трехточки, а транзисторы VT2 и VT4 обеспечивают усиление сигналов генераторов и уменьшают влияние параметров нагрузки на частоты t и | датчика. Обратная связь в

on г

генераторах задается емкостными делителями С2, СЗ и С6, С7. Конденсаторы С5, С9, С11, дроссели L2...L5 являются нагрузкой транзисторов VT1...VTA. В зависимости от параметров L1, С1 и , Сц автогенераторы 21 и 22 могут обеспечивать на выходе значения частот и Ч в пределах 5-150 МГц при амплитуде выходно- .го сигнала не менее. 0,25 В на на- груэкё 50 Ом.

За счет идентичной схемы генераторов 21.и 22 обеспечивается одинаковое влияние дестабилизирующих факторов на выходные частоты f и 1- датчиков. Для компенсации нестабиль- ностей генераторов 21 и 22 следует осуществлять их совместную обработку.

Для компенсации температурной погрешности датчика за счет изменения упругих свойств анеройдного блока 4 в блоке 12 использован частотный датчик 23 с терморезистором 19 в частотозадающей цепи.

15 Формула изобрете ни я

Частотньй датчик давления, содержащий металлический корпус с подводящим штуцером, в котором размещены упругий элемент и включенный в час- тотозадающую цепь автогенератора высокочастотный резонатор, выполнен- ньш в виде плоской спирали и подвижного экрана, жестко соединенного штоком с упругим элементом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет увеличения крутизны выходной характеристики, в корпусе вьтолнена электропроводящая перегородка с отверСти- ем под шток, расположенная между упругим элементом и подвижным экраном, выполненным из немагнитного высокопроводящего материала, при этом второй вывод плоской спирали подключен к корпусу.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для преобразования абсолютного давления в высокочастотньм сигнал. Цель изобретения - повышение. точности измерения за счет увеличения крутизны выходн(5й характеристики. Датчик содержит металлический корпус 1, имеющий перегородку 9, стенку 2 и крьппку 3. К стенке 2 прикреплен упругий элемент 4 в виде анероидного блока, на котором закреплен с помощью диэлектрической втул- ки 5 неподвижный экран 6, последний соединен с помощью гибкого проводника 7 с одним из выводов катушки индуктивности 8, которая изготовлена на диэлектрической пластине 10, с противоположной стороны которой изготовлены печатные проводники 11 электронного блока 12. Для подачи измеряемого давления в полость 15 датчика используется штуцер 16. Для компенсации температурной погрешности при последующей обработке выходных сигналов датчика в электронном блоке 12 имеется датчик температуры, термодат- чик 19 которого расположен в полости измеряемого давления и соединен с электронным блоком перемычкой 20. Приводится эквивалентная схема давления и схема электронного блока 12 датчика. 3 ил. i (Л I ,..,,)- .....( I ,3 / х / X- п, - I ь|:У: Ж; j yZsг S jg |gx:, ,, г i ...... ч к to NU ot ю ел У//// //////// 77Г ///////// 1

/«

/-V

./ау.

Л /

Составихель В.Казаков Редактор М.Товтин Техред И,Попович Корректор М.Шароши

Заказ 19 1/39 Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производстпенно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4