ЕМКОСТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ Советский патент 1973 года по МПК G01L9/12 

1

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, в частности к емкостным преобразователям давления.

Известные емкостные преобразователи, содержащие мембрану и неподвижный электрод, на торцовой поверхности которого размещены токопроводящие ячейки с автономными выводами, не обладают достаточно высокой чувствительностью, так как в них не обеспечена возможность плавного регулирования номинальной емкости преобразователя.

В предлагаемом емкостном преобразователе, с целью повышения чувствительности, токопроводящие ячейки выполнены шестиугольной формы и размещены по всей поверхности основания в виде правильных симметрично расположенных рядов, число ячеек в которых возрастает от периферии к центру.

На чертеже показан емкостный преобразователь, общий вид, сечение по А-А и вид по стрелке Б.

Преобразователь состоит из подвижного электрода - мембраны 1, прикрепленной к крышке 2 с помощью фиксирующего кольца 3, и изоляционного основания 4 с токопроводящими ячейками 5 на торцовой поверхности. Ячейки выполнены шестиугольной формы и размещены по всей поверхносги основания в виде правильных симметрично

расположенных рядов, число ячеек в которых возрастает от периферии основания к его центру. Каждая из щестиугольных ячеек имеет автономный вывод 6, позволяющий

соединять ячейки в различных сочетаниях.

Емкостный преобразователь работает следующим образом.

Если отсутствует измеряемый перепад давления мембрана / находится в исходном положении, образуя с токопорводящей частью основания 4 некоторую номинальную емкость, величина которой определяется величиной межэлектродного зазора и площадью токопроводящей части основания. При поступлении в преобразователь измеряемого перепада давления мембрана прогибается iJ ту или иную сторону по отнощению к основанию, вследствие чего изменяется номинальная величина емкости преобразователя. Это

приращение емкости пропорционально входному давлению и является выходным сигналом. Однако абсолютное приращение емкости еще никак не характеризует емкостньп; измерительный преобразователь, поэтому

общепринято понятие относительного изменения емкости, т. е. отнощение абсолютного приращения к величине номинальной емкости. В свою очередь, частное от деления относительного изменения емкости к величине измеряемого перепада давления характеризует один из основных параметров преобразователя - его чувствительность.

Ключом к регулированию всех основных параметров емкостного преобразователя является изменение его номинальной емкости, оговоренное определенными условиями, а именно такое, которое происходит при одной и той же жесткости мембраны и без смены каких-либо составных частей преобразователя.

Из-за технологического разброса параметров невозможно изготовить даже по одному и тому же чертежу и технологии хотя бы два емкостных преобразователя, которые бы обладали требуемой для практики степенью идентичности параметров. Точно также после демонтажа преобразователя невозможпо сохранить прежнее значение его параметров.

В предлагаемом преобразователе обеспечена возможность регулирования величины номинальной емкости путем изменения площади токопроводящей части неподвижного электрода. Это достигается электрическим соединением различного числа введенных токопроводящих ячеек 5. При задействовании одной, центральной, ячейки номинальная емкость приобретает минимальное значение, а при соединении между собой всех имеющихся ячеек - максимальное значение.

Такое регулирование номинальной емкости преобразователя осуществляется просто и оперативно путем обычной перепайки проводников, а главное без какого-либо изменения исходного межэлектродного зазора или упругих свойств и условий заделки мембраны.

Число элементарных ячеек, на которые разбита токопроводящая поверхность неподвижного электрода, может быть сделано при необходимости большим. Тем самым гарантируется весьма точная регулировка номинальной емкости и доводка ее строго под расчетное или требуемое значение.

Изменять номинальную емкость преобразователя от минимально до максимально возможной ее величины целесообразно симметричным наращиванием числа ячеек относительно центральной. Форма .ячеек выбрана шестиугольной, так как правильный шестиугольник лучше всего вписывается в круг. Кроме того, имеются в виду следующие соображения: максимально плотная взаимная

упаковка ячеек, т. е. минимальная потеря поверхности неподвижного электрода на межячеечное пространство зазоров; возможность неограниченного возрастания диаметра описывающего круга при сохранении щестиугольной конфигурации поверхности неподвил пого электрода и неограниченного увеличения числа более мелких ячеек в заданной шестиугольной итоговой площади неподвижного электрода.

Переход от круглой конфигурации токопроводящей поверхности неподвижного электрода к шестиугольной вполне допустим, так как забота о строго круговой форме электродов имеет смысл лишь для обычных, классических плоско-параллельных конденсаторов, в которых поверхности обоих электродов равны. В этом случае одинаковой должна быть и форма противостоящих поверхностей электродов для уменьшения влияния краевого эффекта; лучше всего - круговая, т. е. дисковые электроды.

В емкостных преобразователях поверхности электродов не равны. Площадь мембраны, которая является подвижным электродом и контактирует с крышкой или иными составными частями преобразователя, как правило, больше площади неподвижного электрода. Она значительно его «затеняет, поэтому форма затененной поверхности неподвижного электрода уже не имеет решающего значения для уменьшения влияния краевого эффекта. Достаточно того, чтобы неподвижный электрод был сцентрирован относительно мембраны и по возможности был симметричным.

Предмет изобретеиня

Емкостный преобразователь давления, содержаший мембрану и неподвижный электрод, на торцовой поверхности которого размещены токопроводящие ячейки с автономными выводами, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, в нем токопроводящие ячейки выполнены шестиугольной формы и размещены по всей поверхности основания в виде правильных симметрично расположенных рядов, число ячеек в которых возрастает от периферии к центру.