Устройство для динамической градуировки датчиков давления Советский патент 1992 года по МПК G01L27/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для динамической градуировки датчиков давления.

Известно устройство для динамической градуировки датчиков давления, состоящее из корпуса, в котором расположены гнезда под датчики давления и под трубопровод статического давления, импульсной камеры и уплотнения. Корпус ввернут в верхнюю, плиту. В импульсную камеру входит шток- игла, жестко соединенная с пьезокерамиче- ским преобразователем, который опирается на регулировочный винт, ввернутый в нижнюю плиту, соединенную с верхней плитой стойками. Импульсная камера образована регулируемым зазором между торцами датчиков давления и параллельными им скосами торца шток-иглы,

На пьезокерамический преобразователь подается электрический сигнал с заданной крутизной фронта нарастания и заданной амплитудой, при этом преобразователь изменяет свои геометрические размеры и вводит шток-иглу в импульсную камеру, вызывая в ней изменение давления. Скорость изменения давления идентична коутизне электрического сигнала, а амплитуда давления пропорциональна величине зазора между зеркалом импульсной камеры и наружной поверхностью головки шток-иглы, а также величине изменения геометрических размеров пьезокерамического преобразователя под действием приложенного электрического сигнала.

Известное устройство имеет недостатки: часть мощности, подводимой к пьезоке- рамическомупреобразователю,

расходуется на преодоление сил инерции покоя шток-иглы и на преодоление сил трения в месте его уплотнения, что снижает скорость нарастания фронта давления; при определенной величине статического давления в импульсной камере осевая сила, сжимающая преобразователь, возрастает настолько, что сделает невозможным введение шток-иглы в импульсную камеру; возможно появление отраженных волн от стенок импульсной камеры, что вызывает нелинейность нарастания фронта давления и снижает добротность системы.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для градуировки датчиков переменного давления в динамическом режиме, имеющее основание, установленный на него волновод-концентратор и источник постоянного давления, соединенные между собой трубопроводами. Возбудитель колебаний с излучающей мембраной помещен внутри основания и соединен с усилителем мощности и задающим генератором. На концентратор последовательно установлены сменный трубчатый резонатор и полая измерительная камера, в которой помещены образцовый и градуируемый датчики переменного давления. Измерительная камера закрыта поршнем, снабженным механизмом его перемещения вдоль камеры и устройством отсчета величины этого пере0 мещения, проградуированным в значениях частоты рабочего процесса.

Переменное давление в измерительной камере создается излучающей мембраной и возбудителем, на который подается необхо5 димое напряжение с усилителем мощности и задающего генератора. Частота подводимого напряжения устанавливается такой, чтобы в полости измерительной камеры образовался режим стоячей волны.

0 С целью совмещения пучности стоячей волны давления с осью образцового и градуируемого датчиков торец поршня устанавливается на предварительно рассчитанном расстоянии от оси.

5 Коэффициент преобразования градуируемого датчика определяется отношением напряжения на его выходе к уровню воспроизводимого переменного давления, определяемого по образцовому датчику.

0 Известное устройство имеет погрешность до 5%, ограниченный не более 30 кГц, частотный диапазон, причем рабочие частоты представляют дискретно-линейчатый спектр, амплитудный диапазон не более 100

5 кПа.

Цель изобретения - повышение точности динамической градуировки датчиков давления.

Эта цель достигается тем, что усовер0 шенствуется устройство для динамической градуировки датчиков давления, содержащее основание, на котором установлен корпус с заполненной жидкостью импульсной камеры, образованной экспоненциальным

5 волноводом-концентратором и цилиндрической частью, снабженной гнездами для подсоединения датчиков, пьезоэлектрический возбудитель колебаний и источник статического давления.

0 Отличительными признаками устройства для динамической градуировки датчиков давления является то, что, с целью повышения точности градуировки, в нем импульсная камера снабжена гасителем

5 отраженной волны, выполненным в виде сферической камеры, соединенной с цилиндрической частью импульсной камеры, при этом в основании выполнена ступенчатая камера, в которой установлен поршень, разделяющий камеру на две полости, из которых надпоршневая заполнена газом, а под- поршневая -жидкостью, причем пьезоэлектрический возбудитель колебаний установлен на основании и размещен между волноводом-концентратором и надпорш- невой полостью, полость сферической камеры через введенный соединительный трубопровод сообщена с поршневой полостью, а источник статического давления через запорный вентиль подсоединен с сферической камере.

На чертеже показано устройство.

На основании 1 установлен корпус 2 с импульсной камерой. Между основанием 1 и корпусом 2 герметично закреплен по периферии пластин пьезокерамический преобразователь 3. В верхней части импульсной камеры установлены образцовый 4 и градуируемый 5 датчики давления, за которыми расположен сферический гаситель 6 отраженных волн. Полость корпуса, находящаяся под пьезокерамическим преобразователем 3, разделена поршнем 7 на две части. Полость между поверхностью пьезоэлектрического преобразователя и поршнем заполнена газом, а полость между поршнем и основанием заполнена жидкостью и соединена трубопроводом 8 с полостью импульсной камеры, которая через запорный вентиль 9 соединена с гидронасосом 10. Уровень статического давления контролируется манометром 11.

Устройство работает следующим образом.

В импульсной камере от гидронасоса 10 создается заданное статическое давление. Одновременно рабочая жидкость поступает через вентиль 9 под поршень 7 и сжимает находящийся под ним газ до тех пор, пока давление в жидкости и газе не выравнивается. Таким образом, излучающая поверхностьпьезокерамическогопреобразователя 3 находится под заданным статическим давлением в жидкости, а его неизлучающая поверхность контактирует с газом, находящимся под тем же статическим давлением. После этого импульсная камера вентилем 9 отсекается от гидронасоса 10, при этом величина созданного статического давления контролируется манометром 11.

На пьезокерамический преобразователь 3 подается импульс электрического напряжения, который (преобразователь) создает импульс давления в рабочей жидкости импульсной камеры. Фронт давления распространяется по экспоненциальному концентратору и воздействует на чувствительные элементы образцового 4 и градуируемого 5 датчиков давления и гасится в сферическом гасителе 6, отражаясь от

его стенок.

Импульс давления датчиками преобразуется в электрический сигнал, который регистрируется измерительной аппаратурой (не показана).

По сравнению с известным устройством достигается амплитуда импульса до 30 МПа, длительность импульса до (5-10) , что соответствует частотному диапазону (25-50) кГц, погрешность (1-3)%. Кроме того, наличие сферического гасителя обеспечивает фокусировку отраженных волн в центре сферы их взаимное гашение без воздействия на чувствительные элементы датчиков. Формула изобретения

Устройство для динамической градуировки датчиков давления, содержащее основание, на котором установлен корпус с заполненной жидкостью импульсной камерой, образованной экспоненциальным

волноводом-концентратором и цилиндрической частью, снабженной гнездами для под соединения датчиков, пьезокерамический возбудитель колебаний и источник статического давления, отлича ющееся тем,

что, с целью повышения точности градуировки, в нем импульсная камера снабжена гасителем отраженной волны, выполненным в виде сферической камеры, соединенной с цилиндрической частью импульсной

камеры, при этом в основании выполнена ступенчатая камера, в которой установлен поршень, разделяющий камеру на две полости, из которых надпоршневая заполнена газом, а подпоршневая - жидкостью, причем пьезокерамический возбудитель колебаний установлен на основании и размещен между концентратором и надпоршневой полостью, полость сферической камеры через введенный соединительный трубопровод

сообщена с подпоршневой полостью, а источник статического давления через запорный вентиль подсоединен к сферической камере.

Изобретение относится к устройствам для градуировки датчиков давления и позволяет повысить точность динамической градуировки. В импульсной камере, 8, fc выполненной в корпусе 2, создается от гидронасоса заданное статическое давление. Одновременно рабочая жидкость поступает через вентиль 9 под поршень 7 и сжимает находящийся под ним газ до тех пор, пока давление в жидкости и газе не выравнивается. После этого импульсная камера вентилем 9 отсекается от гидронасоса 10, при этом величина созданного статического давления контролируется манометром 11. На пьезокерамический возбудитель 3 колебаний подается импульс электрического напряжения. Возникающий за счет этого фронт давлений в рабочей жидкости импульсной камеры распространяется по экс- поненциальномуконцентратору, воздействует на чувствительные элементы датчиков 4 и 5 давления и гасится в сферическом гасителе 6. 1 ил. VJ СА ЧЭ ГО со