Емкостный датчик давления Советский патент 1993 года по МПК G01L9/12 

Фиъ.1

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности, к емкостным датчикам давления жидких и газообразных сред и может быть использовано в различных отраслях промышленности для измерения давления непосредственно в трубопроводах.

Изобретение направлено на увеличение чувствительности емкостного датчика давления.

Согласно изобретению в емкостном датчике давления, содержащим цилиндрический корпус в виде отрезка трубы со срезом вдоль оси симметрии, образующим утоньшение стенки трубы, и пластину, установленную с зазором относительно поверхности среза, пластина выполнена с двумя П-образными вырезами, образующими центральную часть пластины, х естко соединенную с центром среза трубы, и соединенную с ней периферийную часть в виде рамки, разделенной перемычками малой жесткости на две неравные части, на большей из которых размещен введенный электрод рабочего конденсатора, а на меньшей, скрепленной по контуру с недеформируемой частью среза трубы, размещен введенный электрод опорного конденсатора, при этом на недеформируемых участках среза трубы размещены введенные ответные изолированные электроды рабочего и опорного конденсаторов. При этом осуществляется функция преобразования вида:

,F K- vx

где К-конструктивный параметр;

Со - емкость опорного конденсатора;

Сх - емкость рабочего конденсатора.

Начальные значения емкостей Со и Сх равны между собой,а затем при изменении положения подвижной части мембраны емкость рабочего конденсатора остается постоянной.

Емкость опорного конденсатора определяется из выражения:

Ј FO

где Ј - диэлектрическая проницаемость межэлектродной среды;

Fo - площадь электрода опорного конденсатора;

5о - толщина слоя диэлектрика между электродами опорного конденсатора.

Поскольку при воздействии давления центральная часть пластины перемещается

параллельно поверхности среза, то значение рабочей емкости определится из выражения

с Сх

Ох , Oh

Ј Ео

где (Do - прогиб центра среза корпуса; . дх - начальный зазор рабочего конденсатора;

ЕО - диэлектрическая проницаемость воздуха.

ПриР0 Рхи д0 (5х функция преобра

зования имеет вид

0)о

F(1+i ir)

и является линейной относительно прогиба ш0, что повышает точность измерения.

Точность измерения повышается также и за. счет уменьшения температурной составляющей погрешности, так как при воздействии повышенной температуры зазоры между электродами опорного и рабочего конденсаторов будут меняться одинаково.

Значения рабочей и опорной емкостей, повышаются также с увеличением диэлектрической проницаемости Ј и уменьшением толщины слоя диэлектрика д. Кроме того емкости можно увеличить за счет площади FX.O, т.к. конструкция позволяет цилиндрический корпус заменить корпусом в форме,- параллелепипеда.

Чувствительность S емкостного датчика давления, определяемая как отношение изменения выходной величины к соответствующему изменению входной величины, равна:

S

1 d У Јо 5х

5

0

и также повышается с увеличением диэлектрической проницаемости Ј и уменьшением зазора д.

На фиг.1 представлено поперечное сечение емкостного датчика давления; на. фиг.2 - то же, вид сверху.

Емкостной датчик содержит цилиндрический корпус 1. на котором выполнен срез 2 с расположенными на его недеформируе- мых участках электродом 3 рабочего конденсатора и электродом 4 опорного конденсатора. Параллельно и вблизи среза расположена пластина 5, которая имеет два П-образных выреза, образующих центральную часть пластины 6. жестко соединенную

с центром среза корпуса в точке 7 и подвешенной к ней на двух торсионах 8 рамки 9, составляющей периферийную часть пластины и разделенную перемычками малой жесткости 1, на две неравные части. На большей части 11, имеющей возможность перемещаться, размещается электрод рабочего конденсатора 12, а на меньшей части 13, скрепленной с недеформируемой частью среза корпуса, размещен электрод 14 опорного конденсатора, пластина 5 со стороны опорного конденсатора жестко прикреплена также к корпусу 1 в точках 15. Емкостной датчик давления работает следующим образом. В полость датчика пода- ется давление Р, под действием которого происходит деформация утоньшенной части среза корпуса, а так как центральная часть пластины жестко связана с центром среза, то и она будет перемещаться, а вме- сте с ней и периферийная часть пластины с рабочим электродом. Изменяется расстояние между электродами рабочего конденсатора, а также его емкость и, соответственно, выходной сигнал.

Формула изобретения

Емкостный датчик давления, содержащий цилиндрический корпус в виде отрезка трубы со срезом вдоль оси симметрии, образующим утоньшение стенкч трубы, и пластину, установленную с зазором относительно поверхности среза, отличающий- с я тем, что, с целью увеличения чувствительности, в нем пластина выполнена с двумя П-обраэными вырезами, образующими центральную часть пластины, жестко соединенную с центром среза трубы, и соединенную с ней периферийную часть в виде рамки, разделенной перемычками малой жесткости на две неравные части, на большей из которой размещен введенный электрод рабочего конденсатора, а на меньшей; скрепленной по контуру с недеформируё- мой частью среза трубы, размещен введенный электрод опорного конденсатора, при этом на недеформируемых участках среза трубы размещены введенные ответные изо-. лированные электроды рабочего и опорного конденсаторов.

Использование: изобретение относится к области измерительной техники, в частности к емкостным датчикам давления и может быть использовано при измерении давления жидких и газообразных сред. Цель м увеличение чувствительности датчика давления. Сущность изобретения: емкостный датчик давления содержит цилиндрический корпус 1, на котором выполнен срез 2 с расположенными на его недеформируемых участках электродом 3 рабочего конденсатора и электродом 4 опорного конденса- тора. Параллельно и вблизи среза расположена пластина 5, которая имеет два П-образных выреза, образующих центральную часть, жестко соединенную с центром среза корпуса в точке 7 и подвешенной к ней на двух тореионах рамки, составляющей периферийную часть пластины и разделенную перемычками 10 малой жесткости на две неравные части. На большей части, имеющей возможность перемещаться, размещается электрод рабочего конденсатора 12, а на меньшей части, скрепленной с недеформируемой частью среза корпуса, размещен электрод 14 опорного конденсатора. Пластина 5 со стороны опорного конденсатора жестко прикреплена к корпусу 1. 2 ил, /2 ° 5 ё 00 00 ел ел ю

Фиг.2