Устройство для измерения давления с силовой компенсацией Советский патент 1975 года по МПК G01L11/00 

1

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, в частности к измерительным устройствам, основанным на принципе силовой -компенсации.

Известные ..-ройства для измерения давления, основанные на принципе силовой компенсации, представляют собой статиче,скне системы уравновешивания и содержа преобразователь давления в перемещение с упругим элементом (сильфоном, мембраной и т. д.) и преобразователь недокомпенса- ции сил в электрический сигнал который

усиливается, выпрямляется и поступает в катушку магнитоэлектрического обратного преобразователя. Большая жесткость упругого элемента требует построения усилителя с большим коэффициентом усиления, что приводит к усложнению цепи прямого преобразования и увеличению ее погрешностей, которые без специальных мер стаби- ;шаации могут достигать 10-30%.

Предлагаемое устройство, с целью повышения точности измерения, снабжено закрепленным на упругом элементе преобразователя давления в перемещение крон-

штейном с преобразсеателем перемещения, i например реостатного типа, подвижный элемент которого размешен на вннтсвой пружине, один конец которой закреплен на кронштейне, а второй - на подвижной катушке магнитоэлектрического обратного преобразователя.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема предлагаемого устройства; на фиг.

2 - структурная схема устройства.

Устройство состоит из преобразователя давления в перемещение с упругим элементом, например сильфоном 1, на днише которого установлен кронштейн 2с датчиком 3 перемещения, например реостатного типа, подвижный элемент 4 которого размещен на винтовой пружине 5, один конец которой закреплен на кронштейне 2, а второй - на подвижной катушке 6 магнитоэлектрического обратного преобразова- ; «еля. Перемещение снльфона преобразуется в электрический сигнал с помощью пре образователя 7 недокомпенсации, например индуктивного типа.

Измеряемое давление Р воздействует I на сильфон 1 с эффективной площадью S, и жесткостью W. Днище сильфона 1 под действием разности входнойTj{ Рх Sn и компенсирующей J сил перемещается ,на расстояние , преобразуемое ин ..., .-. дуктивйым преобразов;ателем 7 недокомпе сации в электрический сигнал /i |j .Г- Напряжение Jm усиливается усилителем 8, выпрямляется фазочувствительным демодуляторол 9, и ток .. поступает в ка тушку 6 магнитоэлектрического обратного преобразователя. Под действием компенсирующей силы Fj винтовая пружина 5 с жесткостью Wo соединяющая днище сильфона 1 с кадушкой,6j деформируется. о CK Деформация ДО -5jJразуется датчиком 3 перемещения, например реостатного типа, в электрический то ,Ток .j складывается с током в сумматоре 1О и поступает в катушку 6 В установившемся состоянии уравнение равновесия имеет вид: , « Гк-(РкКг лГх- 0 и бтатическая чувствительность системы после простых преобразований выражается уравнением -Зх . fx 1-«-СЦ-1 2) где W К2 1 6 7полные коэффициенты цепей прямого преоб разования. , Из соотношения (1) следует, что при ) т. е. чувствительность не зависит от коэффициентов преобразования прямых цепе К И К Из-за нестабильности коэффициента Ко и нэвыполнения при эгом точно равенства п - i появляется некоторая статическая погрешность. Логарифмируя и дифференцируя выражение (l), найдем погреш ность устройства, которая с достаточной точностью выражается в виде: 4 ТГ-УСк - ). , Отсюда следует, что погрешность пря- . мой ;ienH К;, практически сводится к нулю; погрешность цепи К уменьшается в раз, как для одноконтурной системьц погрешность цепи обратной связи оста- ется такой же, как и для одноконтурной системы, , Особенно целесообразно введение контура положительной обратной связи при боль шой жесткости сильфона 1 и небольших усилиях, когда трудно получить К.. Э больше l)-30 и погрешность от цепи прямого преобразования будет недопустимо большой. С другой стороны, при наличии контура положительной обратной связи глубина уравновешивания может быть снижена до К 20-30, что упрощает цепь прямого преобразования контура отрицательной обратной связи. Контур положительной обратной связи содержит пружину 6 и реостатный датчик 3, суммарная погрешность которых может быть обеспечена порядка 1-2%; при этом величина К 2.0 будет выходить за пределы 0,98-1,02. Таким образом, погрешность от цепей прямого преобразования обоих контуров при УК 1О%, 2 О-ЗО составит не более ±0,02 Q,/ 1../ | го-зо 20-30 ° ±0,(0,03-0,05)%. . Предмет изобретения Устройство для измерения давления с силовой компенсацией, содержащее преобразователь давления в перемещение, преобразователь недоком пенс адии, магнитоэлектрический обратный преобразовате7ш, усилитель, демодулятор и сумматор тока, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено закрепленным на упругом элементе преобразователя давления в перемещение кронштейном с датчиком перемещения, например реостатного типа, подвижный элемент которого размещен на винтовой пружине, один конец которой закреплен на кронштейне, а второй - на подвижной катушке магнитоэлектрического обратного преобразователя.