Устройство для измерения давления Советский патент 1986 года по МПК G01L11/00 

1

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения давления на объектах, подверженных воздействию изменяющихся температуры и влажност

Цель изобретения - повышение точности измерения и объема информации о состоянии объекта.

На фиг. 1 представлена конструкция датчика давления; на фиг, 2 - структурная схема устройства для измерения.давления.

Датчик 1 содержит (фиг, 1) мембрану 2 с подвижным электродом, выполненную, например,в виде кремниевой пластины, полученной методом анзотропного травления, корпуса 3 с резьбой. 4, ситалловой подложки 5, первого неподвижного электрода, выполненного в виде пленочного термометра 6 сопротивления, например, в форме меандра.с контактными площадками 7, второго неподвижного электрода 8, гигроскопического материала 9 и разъема 10,

Устройство для измерения давления (фиг, 2) содержит первый 11 и второй 12 Р змерительные преобразователи емкости в цифровой код, измерительный преобразователь 13 активного сопротивления в цифровой код, блок 14 коррекции, выполненный, например, в виде реверсивного счетчика 15 импульсов многовходового элемента ИЛИ 16 и первого 17 и второго 18 счетчиков импульсов с заданньм коэффициентом деления, таймер 19 и блок 20 индикации, состоящий, например, из первого 21 и второго 22 счечиков импульсов, первого 23, второго 24, третьего 25 дешифраторов цифрового кода в семисегментный код и первого 26, второго 27 и третьего 28 цифровых индикаторов. Кремниевая мембрана 2 закреплена на подложке 5 с помощью, напр:имер, ситаллоцемент 29. На ситалловой подложке 5, например, методом вакуумного напыления изготовлена слоистая структура, состоящая из второго неподвижного металлического электрода 8, гигроскопческого материала 9, например, на онове охиси алюминия и пленочного термометра 6 сопротивления, выполненного, например, из платины. Мембрана 2 вместе со слоистой структурой также закреплена в корпусе 3, напр}тмер, с помощью ситаллоцемента.

2

В основании корпуса 3 установлен разъем 10, Нижн яя поверхность мемб- раны 2 и верхняя поверхность термометра 6 сопротивления образуют емкостный преобразователь 30 давления, а нкжР5яя поверхность термометра 6 сопротивления, гигроскопический материал 9 и электрод 8 образуют емкостный преобразователь 31 относи0 тельной влажности воздуха. К мембране 2, контактньм площадкам 7 и электроду 8 приварены электрические вЫво- ды, которые подключены к выводам разъема 10 (не показано) датчика 1. Од5 ни из обкладок емкостных преобразователей 30 и 31 и один из выводов термометра 6 сопротивления подключен к точке нулевого потенциала, К ней же подключены неинформационные входы

0 измерительных преобразователей 11-13.

Вторые обкладки емкостных преобразователей 30 и 31 подключены соответственно к информационным входам измерительных преобразователей 11

5 и 12, а второй вывод термометра 6 сопротивления подключен к информационному входу измерительного преобразователя 13,. Выход измерительного преобразователя 11 прдключен к пер0 вому информационному входу реверсивного счетчика 15 импульсов, второй выход которого соединен с выходом многовходового элемента И1Ш 16 блока 14 коррекции. Выход измерительноJ го преобразователя 12 соединен с информационными входами первого счетчика 1 7 блока 14 коррекции и первого счетчика 21 блока 20 индикации, а выход измерительного преобразоваQ теля 13 подключен к информационным входам второго счетчика 18 блока 14 коррекции и второго счетчика 22 блока 20 индикации,

Первый, второй и третий выходы 5 таймера 19 подключены соответственно к управляющим входам измерительных преобразователей 11, 12 и 13, выходы первого 17 и второго 18 счетчиков блока 14 коррекции подключены 0 к входам многовходового элемента

ИЛИ 16, четвертый выход блока 19 управления подключен к входам установки нуля счетчиков 15, 17 и 18 блока

14коррекции и счетчиков 21 и 22

5 блока 20 индикации. Выходы счетчика

15импульсов блока 14 коррекции и первого 21, второго 22 счетчиков илпульсов блока 20 индикации.под.слючены через дешифраторы 23, 24, 25 соответственно к входам дифровых индикаторов 26, 27 и 28.

Устройство работает следующим образом.

Под действием прилагаемого давлени мембрана 2 прогибается,емкость преобрзователя 30 изменяется .По команде таймера 19 измерительный преобразователь 11 преобразует изменение этой емкости в нормированный число-импульсный код, т.е. число импульсов с выхода преобразователя 11 пропорционально измеряемому давлению в соответствующих единицах. Это число записывается по первому входу С 1 реверсивного счетчика 15 импульсов блока 14 коррекции. Затем производится преобразование емкости преобразователя 31 влажности в нормированный число-импульсный код с помощью измерительного преобразователя 12. Молекулы воды абсорбируются гигроскопичным материалом 9, его диэлектрические характеристики изменяются, что вызывает изменение емкости преобразователя 31, образованного структурой 6-8 (фиг. 1). Нормированный число-импульсный код с выхода измерительного преобразователя

12 поступает на первый счетчик импульсов 21 блока 20 индикации, где считывается, преобразуется с помощью дешифратора 24 в семисегментный код и отображается на цифровом индикаторе 27 в единицах измеряемой относительной влажности, а также на входы первого счетчика 17 с заданным коэффициентом деления, который вырабатывает корректирующие импульсы в зависимости от величины относитель-. ной влажности. При рассмотрении работы блока 14 коррекции условно принято, что при увеличении относительной влажности и температуры абсолютная погрешность измерения давления возрастает в области положительных значений, поэтому реверсивный счетчик 15 работает в режиме вычитания, например, на его управляющий вход 1 подается уровень логического нуля (не показано).

Таким образом, корре1 тирующие импульсы через элемент ИЛИ 16 вычитаются из записанного по первому информационному входу С 1 реверсивного счетчика 15 импульсов кода, несущего информацию о измеряемом давлении. Затем по команде таймера 19

5

0

5

0

5

0

5

0

5

происходит преобразование сопротивления термометра 6 с помощью измерительного преобразователя 13. Б данном случае коррекция по температуре производится с помощью второго счетчика 18 импульсов блока 14 коррекции, а измерение с помощью преобразователя 13, второго счетчика 22, дешифратора 25 и индикатора 28 блока 20 индикац11и. Необходимое число корректирующих импульсов при реализации устройства достигается путем подключения определенных выходов счетчиков 17 и 18 импульсов соответствующих разрядов. Коррекция дискретная. Скорректированный по двум влияющим величинам (температура и влажность) код, несущий информацию об измеряемом давлении, преобразуется в семисегментный код дешифратором 23 и значение давления отображается на цифровом индикаторе 26. По окончании цикла измерения таймер 19 устанавливает в исходное состояние измерительные преобразователи 11-13 и счетчики 15, 17, 18, 21, 22 блока коррекции индикации и процесс измерения повторяется.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения давления, содержащее емкостной измерительный преобразователь давления, выполненный в виде мембраны, укрепленной в коопусе, и-первого неподвижного изолированного электрода, соединенного с входом первого измерительного преобразователя емкости в цифровой код, и блок индикации, о т- л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и информативности, в него введены измерительный преобразователь изменения сопротивления в цифровой код, второй измерительный преобразователь изменения емкости в цифровой код, блок ко ррек- ции и таймер, при этом первый неподвижный электрод емкостного измерительного преобразователя давления выполнен в виде пленочного термометра сопротивления, нанесенного на пластину,выполненную из гигроскопического диэлектрического материала и установленную на втором неподвижном электроде, которьм закрепление изоляторе, размещенном в корпусе,при этом первый выход пленочного термометра сопротивления соединен с входом из.меритель51

кого преобразователя изменения сопротивления в цифровой код, а второй его вывод - с корпусом, второй непод- электрод соединен с входом второго преобразователя изменения емкости в цифровой код, выход первого и второго преобразователей изменения, емкости в цифровой код и выход преобразователя изменения сопротивления в цифровой код соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блотка коррекции, выходы которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока индикации, при этом управляющие входы первого и второго преобразователей изменения емкости в код соединены соответственно с первым и вторым выходами таймера, управляющий вход преобразователя изменения сопротивления в цифровой код соединен с третьим выходом таймера, четвертый выход которого соединен с входами сброса блока коррекции и блока индикации.

2, Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок коррекции выполнен состоящим из реверсивного счетчика импульсов, двух датчиков с делением и схемы ИЛИ, при этом

246266

первый вход блока коррекции соединен с первым входом реверсивного.счетчика импульсов, а второй и третий его входы - с входами соответственно вто- 5 рого и третьего счетчиков с делением, выходы которых соединены с входами схемы 1ШИ, выход которой соединен с BTOpbiM входом реверсивного счетчика импульсов., выход которого соединен с 10 первым выходом блока коррекции, а первый и второй выходы блока коррекции соединены соответственно с его первым и вторым входами.

15 3, Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что в нем блок индикации выполнен состоящим из двух счетчиков импульсов, трех дешифраторов и трех цифровых индика20 торов, при этом первый вход блока индикации соединен с последовательно включенными первым дешифратором и первым цифровым индикатором, второй - вход - с последовательно включенны25 ми первгзм счетчиком, вторым дешифратором и вторым цифровым индикатором, а третий вход - с последовательно включенными вторым счетчиком, третьим дешифратором и третьим цифровым

30 индикатором.

Изобретение относится к измерительной технике, к устройствам для измерения давления на объектах, подверженных воздействий изменяющихся температуры и влажности. Цель изобретения - повышение точности измерения и объема информации о состоянии объекта. Корректирующие импульсы через элемент И.ПИ 16 вычитаются из записанного по информационному входу С 1 реверсивного счетчика 15 импульсов кода, несущего информацию о давлении. По команде, таймера 19 происходит преобразование, сопротивления термометра 6 с. помощью измерительного преобразователя 13. Коррекция по температуре производится с помощью счетчика 18 импульсов блока 14 кор-. рекции, а измерение - с помощью преобразователя 13, счетчика 22, дешифратора 25 и индикатора 28 блока 20 индикации. Скорректированный по двум ветгичинам код, несущий информацию об измеряемом давлении, преобразуется в семисегментньй код дешифратором 23 и значение давления отображается на цифро. :5.эм индикаторе 26. Представлены описания выполнения блока коррекц и и блока индикации. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. О (О (Л с

Редактор М.Товтин

Составитель А.Зосимов

Техред И.Попов1- ч Корректор.Е.Сирохман

Заказ 1941/39 Тираж 778 . .Подписное ВНИИ1Ш Государственного комитета СССР

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

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