Датчик давления грунта Советский патент 1989 года по МПК G01L9/10 

J

со со

00

со

NU

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к индуктивным датчикам, и может быть использовано для измерения давления в сыпучих и грунтовых средах.

Целью изобретения является повышение точности.

На чертеже изображен датчпк давления, общий вид, разрез.

Датчик давления содержит цилиндрический корпус 1, выполненный из ферромагнитного материала, две индуктивные обмотки 2 и 3, уложенные в кольцевые канавки (проточки), выполненные 15 преобразований чувствительность.

ной зависимостью нагрузка-деформация, то разность полных сопротивлений обмоток 2 и 3, измеренная с помощью мостовой схемы, будет пропорциональна измеряемому давлению.

Схватывающийся раствор 5 имеет относительно контролируемой среды большой модуль упругости и за счет его адгезии с крышками 6 и 7 и основаниями корпус 1 датчик также приобретает большой модуль упругости, а дифференциальный способ измерения обеспечивает достаточную для последующих

Изобретение относится к измерительной технике ,в частности, к индуктивным датчикам, и может быть использовано для измерения давления в сыпучих и грунтовых средах с высокой точностью. Давление исследуемой среды прогибает крышки 6 и 7, вызывая изменение расстояний между ними и индуктивными обмотками 2 и 3, расположенными в кольцевых канавках, выполненных в торцах цилиндрического корпуса 1 из ферромагнитного материала, соответственно. При этом полное сопротивление обмотки 2 увеличивается вследствие выполнения крышки 6 из ферромагнитного материала, а полное сопротивление обмотки 3 уменьшается вследствие выполнения крышки 7 из немагнитного металла, что регистрируется, например, с помощью мостовой схемы. Для создания большого модуля упругости датчика зазоры между крышками 6,7 и корпусом 1 заполнены затвердевающим раствором 5. Для обеспечения герметичности датчика корпус 1 соединен с крышками 6 и 7 посредством тонкостенного цилиндра 8, а между ними расположены кольцевые прокладки 4 из эластичного материала. 1 ил.

на торцах.корпуса 1, эластичные, например, резиновые, кольцевые прокладки 4, приклеенные к основаниям корпуса 1 , схватывающийся затвердеваю1ций раствор 5, например гипс или цемент с наполнителем, помещенный в зазор между крышками 6 и 7 и корпусом 1, при этом крышка 6 вьтолнена из ферромагнитного материала, например феррита, и приклеена к прокладке 4, а крышка 7 выполнена из немагнитного металла с большим удельным электрическим сопротивлением, например из нержавеющей стали, и приклеена к проклад1се 4, а также тонкостенное цилиндрическое кольцо 8, выполненное из латунной фольги и приклеенное к боковой поверхности датчика.

Обмотки 2 и 3 запитыБаются пере- менньм напряжением от стабилизированного источника питания и подключаются к измерительной схеме, например мостовой, измеряющей разность полных сопротивлений обмоток 2 и 3.

Датчик давления работает следующим .

Давление среды, в которую помещен датчик, через крьщ1ки 6 и 7 передается на-схватывающийся раствор 5, который деформируется, в результате чего уменьшается расстояние между крышками 6 и 7 и основаниями корпуса 1. При этом полное сопротивление обмотки 2 вследствие уменьшения сопротивления ее магнитной цепи увеличивается, а полное сопротивление обмотки 3 уменьшается, так как уменьшается ее магнитный поток, из-за возрастания вихревых токов, наводимых в

20

25

Так как схватывающийся раствор 5 имеет линейный коэффициент теплового расширения примерно такой же, как и крышки 6 и 7, обладающие большой толщиной, то при колебаниях температуры будет отсутствовать коробление крьш1ск 6 и 7, жестко сцепленных с раствором 5. В датчике также отсутствуют полости, смособствующле возникновению деформаций корпуса 1 и крьш1ек 6 и 7 , псе это способствует постоянству чувствительности датчика.

Крышки 6 и 7 воспринимают давле- 30 ние среды всей своей наружной поверхностью, поэтому в датчике отсутствует явление краевого эффекта.

Датчик фиксирует давление, прикладываемое как к верхнему, так и к нижнему его основанию, в результата осуществляется осреднение измеряемого давления, что ослабляет проявление эффекта ориентации.

Корпус 1 вьтолнен из ферромагнитного материала с большой магнитной проницаемостью, например из электротехнической стали. Это позволяет уменьшить его магнитное сопротивление и увеличить,магнитный поток обмотки 2 и 3.

Соотношение компонентов раствора 5 (связующего вещества гипса или цемента, наполнителя - кварцевого песка, воды) подобрано таким, чтобы после затвердевания раствора 5 его модуль упругости был равен )0 -10 кг/см .

Крьш1ка 6 выполнена из феррита, который имеет большую магнитную проницаемость и большее удельное элект35

40

45

50

крышке 7, магнитный поток которых рическое сопротивление. Э-то позволяет

правлен встречно магнитному потоку обмотки 3. Так как сжатие схватывающегося раствора 5 соответствует области его упругих деформаций с липейуменьшить магнитное сопротивление крьш1ки 6 и при рабочей частоте питающего обмотку 2 напряжения, порядка 5-10 кГц, уменьшить практически до

5

Так как схватывающийся раствор 5 имеет линейный коэффициент теплового расширения примерно такой же, как и крышки 6 и 7, обладающие большой толщиной, то при колебаниях температуры будет отсутствовать коробление крьш1ск 6 и 7, жестко сцепленных с раствором 5. В датчике также отсутствуют полости, смособствующле возникновению деформаций корпуса 1 и крьш1ек 6 и 7 , псе это способствует постоянству чувствительности датчика.

Крышки 6 и 7 воспринимают давле- 0 ние среды всей своей наружной поверхностью, поэтому в датчике отсутствует явление краевого эффекта.

Датчик фиксирует давление, прикладываемое как к верхнему, так и к нижнему его основанию, в результата осуществляется осреднение измеряемого давления, что ослабляет проявление эффекта ориентации.

Корпус 1 вьтолнен из ферромагнитного материала с большой магнитной проницаемостью, например из электротехнической стали. Это позволяет уменьшить его магнитное сопротивление и увеличить,магнитный поток обмотки 2 и 3.

Соотношение компонентов раствора 5 (связующего вещества гипса или цемента, наполнителя - кварцевого песка, воды) подобрано таким, чтобы после затвердевания раствора 5 его модуль упругости был равен )0 -10 кг/см .

Крьш1ка 6 выполнена из феррита, который имеет большую магнитную проницаемость и большее удельное элект5

0

5

0

уменьшить магнитное сопротивление крьш1ки 6 и при рабочей частоте питающего обмотку 2 напряжения, порядка 5-10 кГц, уменьшить практически до

нуля вихревые токи, наводимые в крьш ке 6 магнитным потоком обмотки 2.

Крышка 7 вьтолнена из немагнитного металла с небольшим удельным электрическим сопротивлением, например из нержавеющей стали, латуни, бронзы и др. Это позволяет увеличить магнитное сопротивление крьплки 7 и увеличить вихревые трки, наводимые в крьшке 7 магнитным потоком обмотки 3.

Крышки 6 и 7 выполняются с такой толщиной,при которой коробление их при изменении температуры в рабочем диапазоне практически отсутствует.

Формула изобретения

Датчик давления грунта, содержащий цилиндрический корпус из ферромагнитного материала, на одном торце которого выполнена кольцевая канавка, в которую уложена первая индуктивная обмотка, и первую крышку из ферромагнитного материала, установленную с зазором относительно торца цилиндра, отличающий- с я тем, что, с целью повьппения

0 точности, он снабжен второй индуктивной обмоткой и второй крышкой из немагнитного металла, установленной с зазором относительно второго торца цилиндра, при этом зазоры между

5 крьш1ками и корпусом эапапнены затвердевающим раствором, между крышками и корпусом расположены кольцевые прокладки из эластичного материала, а на втором торце цилиндра выполне0 на дополнительная канавка, в которую уложена вторая индуктивная обмотка.