Устройство для измерения давления Советский патент 1990 года по МПК G01L9/18 

ел ел

о со

4Ь

00

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, повышает точность изменения и расширяет область применения. По сигналу "Пуск" из блока 20 клапан 11 закрывается, а клапан 10 открывается. Давление измеряемой среды поступает в камеру 1 и изменяется до значения Рх. При этом часть рабочей жидкости перекачивается из камеры 2 в камеру 3, образуя разность потенциалов на электродах 4. Напряжение с электродов 4 через усилитель 12, селектор 13 полярности, дифференциатор 16, формирователь 18 импульсов и нуль-орган 17 поступает в блок 20 управления и на экстремум-детектор 15. При достижении максимального напряжения экстремум-детектора 15 по сигналу из блока 20 закрывается ключ 14. Это приводит к закрытию клапана 10 и открытию клапана 11. Давление в камере 1 падает и под действием упругих сил сильфонов 5 рабочая жидкость перекачивается обратно. В момент возвращения сильфонов в исходное состояние под воздействием заднего фронта импульса блок 20 вырабатывает сигнал, действием которого устройство готово к новому циклу измерения. 1 ил.

фиг1

тора 15 по сигналу из блока 20 закрывается ключ 14, Это приводит к закрытию клапана 10 и открытию клапана П. Давление в камере К1 падает и под действием упругих сил сильфонов 5 рабочая жидкость перекачивается обратИзобретение относится к информационно-измерительной технике, в частности к измерителям давления с деформационным (сильфончым, мембранным) преобразователем.

Целью изобретения является повышение точности измерения и расширение области применения путем обеспечения работы электрокипетического преобра- зователя давления на постоянном потоке измеряемой среды.

На фиг. 1 показана принципиальная схема устройства для измерения давления; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства.

Устройство (фиг. 1) состоит из электрокинетического преобразователя 1 давления, содержащего корпус 2, разделенный пористой перегородкой 3 с токосъемными электродами 4 и силь- фонами 5 на входную рабочую (К1), пневмо- (К4) и гидро- (К2), (КЗ) камеры, объем последних пар из которых, замкнутый сильфонами 5, заполнен по- лярной жидкостью 6 в качестве рабочей, разветвляющийся на два канала 7, 8 патрубок 9, на которых установлены электропневмоклапаны 10, 11 и функционально взаимосвязанных усилителя 12, селектора 13 полярности импульсов, электронного ключа 14, экстремум-детектора (аналоговой памяти) 15, дифференциатора 16, нуль-органа 17, формирователей 18, 19 импульса,

блока 20 управления и измерительного устройства 21.

Работа устройства измерителя давления заключается в следующем.

В начальный момент клапан 10 кана- ла 7, соединяющего входную камеру К1 с измеряемым потоком, закрыт сигналом схемы управления 20 и камера К1 посредством канала 8 с открытым клапаном 11 сообщается с атмосферой. В результате этого давления в камерах преобразователя 1 равны, поэтому на его выходе отсутствует потенциал те1 чения. Цепи управления клапанов 10

но. В момент возвращения сильфонов в исходное состояние под воздействием заднего фронта импульса блока 20 вырабатывает сигнал, действием которого устройство готово к новому циклу измерения. 2 ил.

0 о 5

Q

5

и 11, возбуждаясь по сигналу Пуск от блока 20 (фиг. 2б), меняют их положениями, т.е. клапан II закрывается и клапан 10 открывается. Узлы измерителя - канал 7 (или 8) с камерой К1, обладающей пневмосопротивлением и пневмоемкостью, образуют пневматический интегратор, благодаря чему давление измеряемой среды, поступающей через канал 7 в камеру KI, плавно изменяется до значения Рк (фиг. 2а), под действием которого часть рабочей жидкости б перекачивается из камеры К2 в камеру КЗ. За этот период на электродах 4 образуется разность потенциалов, изменяющаяся по линейно нарастающему закону, и далее, при постоянстве в камере К1 давления РХ падающая во времени по экспоненциальному закону (фиг, 2в). При этом на выходе преобразователя 1 возникает электрический сигнал Е практически треугольной формы (фиг. 2в), максимальное значение изменения уровня Ех которого пропорционально измеряемому давлению Р.

Токосъемные электроды 4 ЭКП подключены к входу усилителя 12, предназначенного для согласования входного сопротивления ЭКП с внешней электрической цепью. Выходное напряжение ЭКП через усилитель 12 подается в селектор 13 полярности импульсов, где происходит выделение импульсных сигналов Е+ и Е биполярного потенциала (фиг. 2в), которые, следовательно, проходя по соответствующим цепям через преобразующие блоки, т.е. дифференциатор 16, формирователь 18 импульса, нуль-орган 17 и формирователь 19 импульса, поступают в блок 20 управления. В схеме дифференциатора 16 формируется двуполярный импульс (фиг. 2г), момент изменения полярности которого фиксируется с помощью нуль-органа 17 на операционном усилителе (фиг. 2д), при котором на выходе экстремум-детектора 15, выполненного

на основе интегратора, получается напряжение, пропорциональное значению потенциала протекания Ех преобразователя 1 (фиг. 2е), которое запоминается на время, необходимое для полного цикла измерения. Этот запомненный постоянный потенциал Е подается на высокоомный вход измерительного устройства 2, градуировка которого мо- жет быть выполнена в единицах давления, до тех пор, пока экстремум-детектор 15 не получит новую информацию При достижении потенциалом детектора 15 значения Е (фиг. 2е) по сигналу от блока 20 управления закрывается ключ 14 (фиг. 2ж), при котором исключается возможность разряда конденсатора детектора 15 через выходные цепи преобразователя 1 в период измерения. Под действием сигнала отрицательной полярности от дифференциатора 16 (фиг. 2г) на выходе формирователя 18 образуется прямоугольный импульс воздействия (фиг. 2з), поступающий в блок 20 управления, спад которого соответствует моменту прекращения движения сильфонов 5. Далее по сигналу блока 20 управления (фиг. 2к) камера К1 переключается на атмосферу, клапан 10 закрывается, при открытии клапана 1 1 давление РХ в камере К1 плавно падает до нуля (фиг. 2б), тем самым за счет упругих сил сильфонов 5 обеспечивается перекачивание рабочей жидкости 6 обратно, из камеры КЗ в камеру К2. Следовательно, на электродах 4 преобразователя 1 возникает практически треугольный импульс Е отрицательной полярности (фиг. 2в), За время воз- никновения спада импульса Е на выходе формирователя 19 появляется прямоугольный импульс (фиг. 2л), который подводится на вход Олока 20 управления. В момент возвращения сильфонов 5 в исходное состояние (весь переместившийся объем жидкости 6 перекачан обратно) под воздействием заднего фронта импульса формирователя 19 блок управления 20 вырабатывает сиг- налы, действием которых клапан 10 переключается, т.е. соединяет камеру К1 с объектом измерения, ключ 14 открывается и экстремум-детектор 15 сбрасывается в нулевое положение .для чего его выход замыкается на корпус.

После этого снова автоматически начинают аналогичный цикл измерения:

измеряемое статическое давление Рх управляемыми клапанами 10 и 11 преобразуется в импульсное давление, изменяющееся, в данном случае, по трапецеидальному закону (фиг. 2а), в результате чего на выходе ЭКП возникает биполярный треугольный электрический сигнал (фиг. 2в), и электронной частью измерителя производится измерение информативного параметра биполярного сигнала, пропорционального статическому Рх. Скорость плавного изменения давления во входной камере К1 выбирают с таким расчетом, чтобы создавалось условие для точной фиксации факта достижения максимального значения изменения уровней импульсов Е+ и Е.

Таким образом, благодаря применению деформационного электрокннетичес- кого преобразователя с управляемыми клапанами в сочетании с электронной схемой создается возможность использовать его при измерении на -постоянном потоке, в результате чего исключаются влияния внешних факторов и поляризационного эффекта ЭКП на показания измерителя давления, чем повышается точность измерения, а также расширяется область применения устройства.

Ф о р м у л а изобретения

Устройство для измерения давления, содержащее электрокинетический преобразователь, состоящий из корпуса с подводящим патрубком, разделенного герметичной перегородкой на две камеры - первую и вторую, причем в герметичной перегородке установлены два сильфона, с -образованием полости, заполненной рабочей жидкостью, в которой размещены пористые лерегородки с двумя токосъемными электродами, о т- личающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения области применения за счет обеспечения работы электрокинетического преобразователя на постоянном потоке измеряемой среды, он снабжен усилителем, селектором полярности импульсов, электронным ключом, экстремум-детектором, дифференциатором, нуль-органом, двумя формирователями импульсов, блоком управления и измерителем, а патрубок, соединенный с первой камерой, разветвлен на два канала, на каждом из которых установлен управляемый электропневмоклапан, причем один из клапанов соединен с источником измеряемого давления, а другой открыт и сообщен с атмосферой, при этом электроды преобразователя через усилитель подсоединены к входу селектора полярности импульсов, первый выход которого через первый вход электронного ключа подсоединен к первому входу экстремум-детектора, вто- рой выход селектора через первый формирователь прямоугольных импульсов подключен к первому входу блока уп-

ffj0#p6/m f0jffftp&/m

равления, а третий выход селектора через дифференциатор, второй формирователь прямоугольных импульсов и нуль-орган подключен к вторбму и третьему входам блока управления, причем первый и второй выходы блока управления соединены с управляемыми клапанами, третий выход блока управления соединен с вторым входом электронного ключа, а четвертый выход блока управления соединен с вторым входом экстремум-детектора, а выход экстремум- детектора соединен с вкодом измерителя.