Устройство для измерения давления Советский патент 1987 года по МПК G01L9/10 

Изобретение относится к приборам для измерения давления.

Целью изобретения является увеличение линейного участка выходной характеристики с одновременным уменьшением габаритов в направлении переме1цения чувствительного элемента.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 2 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - электрическая схема устройства.

Устройство содержит упругий чувствительный элемент 1 в форме мембраны, два идентичных трехстержневых магнито- провода 2 и 3, на средних стержнях которых расположены обмотки 4 и 5 возбуждения (первичные), подключенные параллельно к источнику питания, а на крайних стержнях - две пары сигнальных обмоток 6,7, и 8, 9 (вторичные), соединенные между собой последовательно, два якоря 10 и 11, жестко закрепленные на стержне 12 чувствительного элемента 1 симметрично относительно его центра, корпус 13, на котором закреплены магнитопроводы 2 и 3 и чувствительный элемент 1, закрываемые кожухом 14.

Якоря 10 и 11 выполнены в виде пластины, профиль каждой из которых образуется двумя прямоугольными участками, смещенными относительно прилегающих боковых поверхностей на величину, равную щагу стержней магнитопровода. Оба якоря располагаются относительно магнитопроводов 2 и 3 таким образом, что при давлении, равном нулю, они перекрывают половину площади торцов крайних стержней магнитопроводов и всю площадь средних стержней, т. е. суммарная щирина прямоугольных участков каждой пластины равна удвоенной толщине стержней магнитопроводов.

Обмотки 4 и 5 возбуждения подключаются параллельно к источнику переменного тока, две сигнальные обмотки (вторичные) на каждом из магнитопроводов соединены между собой встречно, а пары сигнальных обмоток - последовательно.

Устройство работает следующим образом.

При включении питания в обмотках возбуждения (первичных) протекает ток I, который возбуждает магнитный поток, проходящий через средний стержень магнитопровода, якорь и крайние стержни, пронизЕ - вая вторичные обмотки. При этом в них наводится напряжение

и 1ЛФ W-2,

(i:

где со - частота напряжения питания;55 где б ы и t/62 - напряжения на концах сигФ - магнитный поток, пронизывающийнальных обмоток магнитовторичную обмотку;проводов 2 и 3 соответст.W2-ЧИСЛО ВИТКОВ во вторичной обмотке.венно.

(2)

При подаче в чувствительный элемент 1 давления Р жесткий центр чувствительного элемента 1 перемещается, изменяя положение якорей относительно магнитопроводов. В процессе перемещения якоря площадь торца среднего стержня магнитопроводов остается полностью перекрытой якорем, а площадь торца у одного из крайних стержней увеличивается, у другого уменьшается. Следовательно, магнитный поток Ф в одном крайнем стержне увеличивается, а в другом уменьщается.

Зависимость магнитного потока Ф от перемещения якоря /г

m (co±h} 5 b-f,

где I - ток в первичной обмотке;

wi -число витков в первичной обмотке;

R - магнитное сопротивление воздущного зазора между якорем и крайним

Qстержнем магнитопровода

b(co±h}. цоб

b - ширина торца стержня магнитопровода;

5 Со - половина высоты торца магнитопровода;

б - длина воздушного зазора между якорем и торцом магнитопровода; |1о-магнитная проницаемость воздуха. Знак «4- перед /г соответствует увели- 0 чению плондади перекрытия торца стержня, знак «- - уменьщению. Подставив (2) в (1), получают напряжения, наводимые в сигнальных обмотках. Для обмоток 7 и 9, размещенных на стержнях, у которых при перемещении якоря площадь перекрытия якорем 5 торца стержня магнитопровода увеличивается, напряжение равно

У, ШШ,.Ш2/1|10 5 1

о

(3)

дд Для обмоток 6 и 8, у которых при перемещении якоря площадь перекрытия якорем торца стержня уменьшается, напряжение равно

45

пI Ь(Сй-Л)

ty2 comiiay2/iM-o

(4)

На концах пары сигнальных обмоток, соединенных встречно

и, ,.(5)

Так как пары сигнальных обмоток на 50 магнитопроводах 2 и 3 соединены последовательно, то выходное напряжение датчика равно

U, Ub. + U

62,

(6)

Подставив (3) и (4) в (5), по пучают (У(,2(ода|Ш2/цо- /С,(7)

где К 2ыш1Ш2/Цо - постоянный коэффициент.

Так как магнитопроводы 2 и 3 и якоря 10 и 11 идентичны по форме и конструкции, то Ub ilb -Ub2- Отсюда из (7) и (6) получают

.

(8)

Таким образом, поскольку перемещение якоря h пропорционально измеряемому давлению, то, следовательно, выходное напряжение датчика Uj, также пропорционально измеряемому давлению.

Формула изобретения

Устройство для измерения давления, содержащее дифференциально-трансформаторный датчик перемещении, выполненный в виде двух трехстержневы.х магнитопрово- дов с первичными обмотками, расположенными на средних стержнях, вторичными обмотками, соединенными встречно, и якоря, жестко закрепленного на чувствительном элементе, выполненном в форме мембраны, отличающееся тем, что, с целью увеличения линейного участка выходной характеристики с одновременным уменьшением габаритов в направлении перемещения чувствительного элемента, первичные обмотки подключены параллельно, отдельные пары вторичных обмоток, расположенные на крайних стержнях каждого из магнитопроводов, соединены между собой последовательно, а якорь выполнен в виде двух пластин, каждая из которых состоит из двух прямоугольных участков, смещенных по прилегающей боковой стороне на величину, равную щагу стержней магнитопровода, причем суммарная ширина прямоугольных участков каждой пластины равна удвоенной толщине стержней магнитопроводов.

П 10

sV

I

/ Л./ - /-Ч/ МЙ1 у///////

1

у//////////.

I 1}

fet

Фаг. 2

Изобретение относится к приборостроению. Цель изобретения - увеличение линейного участка выходной характеристики с одновременным уменьшением габаритов в направлении перемещения чувствительного элемента. При подаче в чувствительный элемент давления жесткий центр перемещается. В процессе перемещения якоря площадь торца среднего стержня магни- топровода останется полностью перекрытой якорем, площадь торца у одного из крайних стержней увеличивается, а у другого уменьшается. Магнитный поток, соответственно, в одном крайнем стержне увеличивается, а в другом уменьшается. Магнито- проводы и якоря идентичны по форме и конструкции. Перемещение якоря пропорционально измеряемому давлению, выходное напряжение датчика также пропорционально измеряемому давлению. 4 ил. ог ND 00 О5 СО 00

10

Фиг.д