Емкостный дифманометр Советский патент 1993 года по МПК G01L9/12 G01L13/02 

рон от опорной пластины 3 с жестким соединительным стержнем 5, подвижные электроды б, 7 емкостного датчика перемещения на измерительных мембранах 2 и неподвижные электроды 8, 9 на опорной пластине 3. Особенностью дифманометра является то, что в нем по оси расположения штуцеров в опорной пластине выполнено центральное отверстие, а измерительные мембраны выполнены с двухступенчатыми упорами, причем первые ступени 5 упоров меньшего диаметра расположены в центральном отверстии опорной пластины, а вторые ступени 4 упоров большего диаметра расположены в области рабочих зазоров емкостных датчиков

перемещения по краю центрального отверстия, В каждой мембране 2 между центральной ее частью и периферийной могут быть дополнительно выполнены двухступенчатые упоры 4, 5, а в опорной пластине 3 - отверстия для них. Датчики перемещения обеих мембран 2 могут быть включены в обратные связи операционных усилителей 10, 11 активных емкостных делителей напряжения, выходы которых соединены с входами разностного устройства 13. Положительный эффект: повышенная надежность при воздействии одностороннего давления, возможность точного измерения давления и перепада давления. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для точного измерения давления и перепада давлений. Цель изобретения: повышение чувствительности и надёжности, упрощение конструкции дифманометра. Сущность изобретения: емкостный дифманометр содержит корпус 1 с входными штуцерами, центральную опорную пластину-перегородку 3, измерительные мембраны 2 с двух сто

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для точно- го измерения давления и перепада давлений.

Известен емкостный дифманометр с двумя взаимосвязанными через упоры измерительными мембранами.

Наиболее близким к изобретению является емкостный дифманометр, содержащий корпус с двумя входными штуцерами давлений, центральную опорную пластину-перегородку, две измерительные мембраны с двух сторон от опорной пластины с жестким соединительным стержнем:, подвижные электроды емкостного датчика перемещения на измерительных мембранах и неподвижные электроды на опорной пластине. Недостатком известного устройства является низкая чувствительность, поскольку по соображениям прочности радиус свободной (вне штока) зоны мембран приходится уменьшать, либо увеличивать толщину свободной зоны мембран. Чувствительность может быть повышена путем использования многоштоковой связи между мембранами, однако, такая конструкция требует строгой идентичности штоков, что резко усложняет конструкцию.

Цель изобретения - повышение надежности при воздействии одностороннего давления и упрощение конструкции дифманометра.

Цель достигается тем, что в емкостном дифманометре по оси расположения штуцеров давлений в опорной пластине выполнено центральное отверстие, а измерительные мембраны выполнены с двухступенчатыми упорами, причем первые ступени упоров меньшего диаметра расположены в центральном отверстии опорной

пластины, а вторые ступени упоров большего диаметра расположены в области рабочих зазоров емкостных датчиков перемещения по краю центрального отверстия.

Для повышения чувствительности (при изменении малых перепадов давлений) в каждой мембране между центральной ее частью и периферийной могут быть дополнительно выполнены симметрично расположенные двухступенчатые упоры, а в опорной пластине - отверстия для них. Для расширения функциональных возможностей путем измерения статических односторонних давлений и перепадов давления,

емкостные датчики перемещения обеих мембран могут быть включены в обратные связи операционных усилителей активных емкостных делителей напряжения, выходы которых соединены с входами разностного

устройства.

На чертеже изображен предлагаемый дифманометр,

Емкостный дифманометр содержит две крышки 1 с входными штуцерами давлений

PI и PZ, две идентичные измерительные мембраны 2, разделенные перегородкой - опорной пластиной 3. На мембранах 2 выполнены двухступенчатые упоры: со ступенькой защиты 4 большего диаметра и с

опорной ступенькой 5 меньшего диаметра. Между упорами на мембранах сформированы электроды б и 7 емкостного датчика прогиба мембран. В опорной пластине 3 выполнены сквозные отверстия, через которые проходят опорные ступеньки 5. На перегородке между отверстиями, соответственно электродам б и 7, сформированы неподвижные электроды 8 и 9 емкостных датчиков перемещения мембран 2. Электроды б и 7 подключены ко входам операциейных усилителей 10 и 11, электроды 8 и 9 подключены к выходам усилителей 10 и 11. Выход генератора 12 прямоугольных импульсов, через опорные емкости Со подключен ко входам усилителей 10 и 11. Выходы усилителей 10 и 11 подключены ко входу разностного устройства 13.

Работа дифманометра осуществляется следующим образом. При отсутствии давлений (Pi Ра 0), мембраны 2 относительно пластины 3 расположены симметрично, а торцы опорных ступенек упоров находятся в контакте друг с другом, при этом, емкости между электродами 6 и 8 и между электродами 7 и 9 равны между собой. Выходные напряжения усилителей 10 и 11, при этом, равны между собой и разность их равна нулю. При наличии давлений Pi и Ра и их равенстве, упоры по-прежнему в контакте, и мембраны, соединенные вместе, располо- жены симметрично относительно опорной пластины. Межупорные области мембран прогибаются, емкости между электродами

Формула изобретения 1, Емкостный дифманометр, содержащий корпус с двумя входными штуцерами давлений, центральную опорную пластину- перегородку, две измерительные мембраны с двух сторон от опорной пластины с жестким соединительным стержнем, подвижные электроды емкостного датчика перемещения на измерительных мембранах и неподвижные электроды на опорной пластине, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности при воздействии одностороннего давления и упрощения конструкции, в нем по оси расположения штуцеров давлений в опорной пластине выполнено центральное отверстие, а измерительные мембраны выполнены с двухступенчатыми упорами, причем первые ступени упоров меньшего диаметра расположены в центральном отверстии опорной пластины, а вторые ступени упоров большевозрастают, но остаются одинаковыми, выходной сигнал разностного устройства равен нулю, что указывает на отсутствие перепада давления. При Pi, не равном Р2. под действием разности давлений, действующей на единый мембранный узел из двух жестко связанных через упоры мембран 2, мембраны смещаются в сторону меньшего давления, одна из емкостей возрастает, а другая уменьшается. Выходное напряжение разностного устройства 13 пропорционально прогибу мембран или измеряемому пере- паду давления. Элементы описанного емкост ного дифманометра могут быть изготовлены на основе групповой микроинтег- ральной технологии методами химического травления кремния с высокой точностью задания размеров упоров, отверстий и зазоров с помощью фотошаблонов. Описанная конструкция обладает повышенной надежностью при воздействии одностороннего давления и обеспечивает точное измерение давления и перепада давления.

го диаметра расположены в области рабочих зазоров емкостных датчиков перемещения по краю центрального отверстия.

3. Дифманометр по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем измерения статических односторонних давлений и перепадов давления, емкостные датчики перемещений обеих мембран включены в обратные связи операционных усилителей активных емкостных делителей напряжения, выходы которых соединены с входами разностного устройства.