Емкостный датчик давления Советский патент 1989 года по МПК G01L9/12 

сл

16 3.21

00 00

Изобретение может быть использовано для измерения с повышенной точностью давлений , в частности, абсолютного давления, в условиях воздействия виброударных нагрузок. Измеряемое давление через мембрану 2 с жестким центром передается подвижному электроду 15. При этом емкость С₁ увеличивается, а емкость С₂ уменьшается. Так как выходные сигналы автогенераторов подаются к смесителю, то на выходе изменение частоты будет ±ΔF. ПО ВЕЛИЧИНЕ ИЗМЕРЯЕМОЙ ЧАСТОТЫ МОЖНО СУДИТЬ О ВЕЛИЧИНЕ ДАВЛЕНИЯ. В ДАТЧИКЕ ИЗ-ЗА ПРИМЕНЕНИЯ СИЛОУРАВНОВЕШИВАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ В ВИДЕ РАВНОПЛЕЧЕГО РЫЧАГА-КОРОМЫСЛА, НАГРУЖЕННОГО С ОБЕИХ СТОРОН ОДИНАКОВЫМ ИНЕРЦИОННЫМ ГРУЗОМ, ПРИ ВИБРОУДАРНЫХ НАГРУЗКАХ НЕ СОЗДАЕТСЯ ЛОЖНЫХ ВЫХОДНЫХ СИГНАЛОВ. ИЗМЕНЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ГАЗА ВНУТРИ ГЕРМЕТИЧЕСКИ ЗАКРЫТОГО КОРПУСА ДАТЧИКА СОЗДАЕТ ОДИНАКОВОЕ ИЗМЕНЕНИЕ ДВУХ ЕМКОСТЕЙ. ПОЭТОМУ В ДАТЧИКЕ ПРИ ЭТОМ НЕ ВОЗНИКАЕТ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ. СОЗДАНИЕ ВАКУУМА В ОБЪЕМЕ ПОД КРЫШКОЙ ИЗ-ЗА МАЛОГО ОБЪЕМА И ОТСУТСТВИИ ГАЗОВЫДЕЛЯЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ ПОЗВОЛЯЕТ ПОВЫСИТЬ СТАБИЛЬНОСТЬ И ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ АБСОЛЮТНОГО ДАВЛЕНИЯ. 2 ИЛ.

4 - W 4 lb % b aAi-.4k4|-«b4b -4 4t. m.4.-.«..

/ / / / /

2$ 2« 39 0 26-19

/ / / /

31 27 252$58

V«

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к датчикам, предназначенным для измерения абсолютного давления.

Цель изобретения - повышение чувствительности, точности измерения . при воздействии виброударной нагрузки, а также расширение области применения.

На фиг. 1 изображен датчик давления, разрез; на фиг, 2 - блок-схема поясняющая измерение давления.

Верхняя часть корпуса 1 имеет отверстия для закрепления мембран 2 и 3 с жестким центром. Мембрана 3 наглухо закрьшается крышкой 4. В средней части корпуса 1 закрепляется цилиндр 5, где с обеих сторон его оснований выточены кольцевые пазы 6 и 7 разных диаметров. Между кольцевыми пазами образуется деформируемая

стенка цилиндра 8, Центр цилиндра 5 с его наружной стороны закрепляется болтом 9, положение которого фиксируется контргайкой 10, Второй конец болта 9 проходит через .отверстие рамки 11,.закрепленной с корпусом 1, Болт 9 законтрен гайками 12 и 13. Внутри корпуса 1 расположен рычаг- коромысло 14, имеющее форму наполовину нарезанного двутавра, на концах которого совместно с коромыслом закреплены дискообразные электроды 15 и 16. Выступающие участки этих элект родов прикреплены к жестким центрам мембран 2 и 3. Рычаг-коромысло 14 в средней части через упругие перемычки 17, выполняющие роль опорных шарниров (вторая перемычка на фиг. 1 не показана) закрепляется с центральной частью цилиндра 5, В нижней части корпуса 18 выполнейа плата 19, на которой закреплены опорные втулки 20 и 21. Внутри этих втулок через изоляционные шайбы 22, 23 и 24,25 прикреплены неподвижные электроды 26 и 27, Положение втулок 20 и 21 фиксируются контргайками в вырезом 28 и 29 для контровки. К торцам не- подвижных электродов 26 и 27 прикреплены слюдяные слои 30 и 31. Консольная плата 19 закреплена с.одним концом болта 32, второй конец которого свободно проходит через основание рамки 33, закрепленной на корпусе 18. Болт 32 законтрен гайками 34 и 35, позволяющими изменять наклон платы. Для получения необходимого

зазора между электродами 15, 25 и 16, 27 применяется фольговая прокладка 36, Шпильки 37 и 38 крепят к корпусу печатную плату 39 электрической части схемы измерения. Корпус 18 закрывается крьш1кой 40. Через штуцер передается давление Р.

Измерение давления производится по схеме на фиг. 2. Емкости С, и Cj, образованные между электродами 15, 26 и 16, 27, входят в схему автогенераторов 42 и 43, выходные сигналы которых с частотой f, и f подаются сместителю 44. Разностная частота подается измерителю частоты. 45.

Датчик работает следующим образом.

Давление через мембрану- с жестким центром 2 передается Подвижной мембране 15. Если эта мембрана приближается к неподвижному электроду 26, увеличивая емкость, то через коромысло второй подвижный электрод 16 удаляется от неподвижного электрода 27, уменьшая емкость. При полной симметрии изменение обеих емкостей равно ±ДС. Емкости С и Cj. входят в схему автогенераторов 42 и 43 (см. фиг. 2). Если автогенератор 42 уменьшает свою частоту на величину if, то автогенератор 43 увеличивает свою частйту на такую же величину. Так как вькодные сигналы автогенераторов подаются к смесителю 44, то на выходе ее изменение частоты будет ±2if По величине измеряемой частоты частотмером 45 можно судить о велич1ше давления ,

В емкостном датчике давления из-з применения силоуравновешивающей системы в виде равноплечего рычага-коромысла, нагруженного с обеих сторон одинаковым инерционным грузом при ударной и вибро-нагрузке, не создается ложных выходных сигналов.

Изменение температуры газа внутри герметически закрытого корпуса создает одинаковое изменение двух емкостей. Поэтому в датчике при этом не возникает дополнительной погрешности измерения. Создание вакуума в датчиках абсолютного давления является необходимым условием coздaнf я высокоточных датчиков. Создание вакуума в объеме под крышкой из-за ограниченности объема и отсутствия га- зовьзделяющих материалов позволяет

повысить стабильность и точность измерения абсолютного давления.

Фор. мула изобретения

ic/

плечом, при этом шарнир закреплен. на первом торце цилиндра, второй торец которого закреплен в корпусе, пр причем первый .торец цилиндра, а такж центры неподвижных электродов соединены с соответствующими установочными элементами корпуса резьбовым соединением с возможностью осевого пе- ремещения и фиксации,

w

/--//-/2

Vf