Способ измерения давления Советский патент 1975 года по МПК G01L9/18 

и с жесткими. В случае оболочки с упругими стенками, последние выполняют роль воспринимаюш,их измеряемое давление элементов. В случае жесткой оболочки, измеряемое давление подводят через входное устройство, имеющее разделительный элемент, например поршень.

В том и другом случае под действием измеряемого давления изменяется действующее давление в полярной жидкости замкнутого объе.ма, при этом с выводов перегородки 2 снимают сигнал, пропорциональный действующему давлению в жидкости, модулированный по амплитуде этим давлением.

Механизм получения сигнала модулированного по амплитуде действующим в жидкости давлением, объяснить следующим образом.

На токосъемные электроды б и 7 преобразующей перегородки / подают напряжение с выхода генератора несущей частоты 4, частоту которого выбирают исходя из ожидаемой максимальной частоты измеряемого процесса так, чтобы согнч 3-10ш макси.мального процесса.

1Под действием приложенного переменного электрического поля в капиллярах перегородки / ионы разного знака движутся в противоположных направлениях со скоростями, соответствующими их подвижностям и градиенту потенциала. Таким образом, около стенок капилляров создается направленный поток избыточных ионов диффузного слоя.

В каждом капилляре круглого сечеиия пористой перегородки такой поток представляет собой цилиндрическую оболочку ионов, движущихся к противоположно заряженному полюсу.

При перемещении эта оболочка увлекает за собой остальную массу жидкости в капиллярах перегородки в силу трения и молекулярного сцеплепия.

Известно, что скорость течения жидкости имеет две составляющие - гидростатическую УО и электро-осмотическую V. V Vo+l/i При отсутствии перепада гидростатического давления 0 скорость перегона жидкости будет определяться только электроосмотической составляющей. Итак, переток жидкости через перегородку I осуществляется под действием электроосмотического давлеиия Р, возникающего при паложении переменного электрического поля на токосъемные элементы 6 и 7 и определяемого следующим выражением: созшШС где f/гнч cos (0 - напряжение генератора несущей частоты; D - диэлектрическая постояиная жидкость; - (потенциал, В г - радиус капилляра, мм.

Значение скорости перегона жидкости У„р, через преобразующую перегородку 7 определяется выражением:

., бгнчСОЗкШ В Р- rd

(3)

где б - толщина двойного электрического

слоя, мкм; Т - коэффициент динамической вязкости,

кг M / - длина 1каПилляра, см.

Таким образом, под действием приложенного электрического иеремеиного поля происходят стационарные вынужденные колебания частиц жидкости с частотой возмущения ГНЧ.

Следовательно, преобразующая перегородка / является возбудителем вынужденных колебаний частиц жидкости в замкнутом объеме.

Известно, что при прохождении колебаний через среду толщиной L происходит их ослабление по закону:

(4)

пде Ло - амплитуда начальных колебаний; Л - амплитуда колебаний после прохождения пути L; L - расстояние, проходимое колебаниями в среде, м а - коэффициент поглощения, .

Коэффициент поглощения в свою очередь зависит от физических свойств среды и частоты вынужденных колебаний

(5)

а ./2,

где f - частота вынужденных колебаний, Гц; k - постоянная поглощения для жидкостей, определяемая следующим выражением:

К

(6)

Зрсгде р - плотность жидкости, /сг/лг ; С - скорость распространения колебания в среде, м/сек. Отсюда скорость перетока жидкости через преобразующую перегородку 2, расположенную на расстоянии L от преобразующей перегородки /, являющейся возбудителем вынужденных колебаний, будет оиределяться выражением:„ UrH4COS( Р игт)/(7) Таким образом, происходит принудительный переменный переток жидкости через преобразующую перегородку 2 со скоростью Упр., вследствие чего на токосъемных электродах 5 и 9 возникает потенциал течения, величина которого зависит от мгновенного значения скорости перетока жидкости через преобразующую перегородку 2. Получающийся при этом ток через преобразующую перегородку 2 определяется выражением:А,р, 21ггрзУпр„(8) где рз - плотность зарядов. Известно, что орз-;- , 4гс подставляя значение брз в формулу 8 будем иметь: (УгнчСОЗш/О СТак как сопротивление пористой перегородки определяется выражением / -1где п - число капилляров в пористой перегородке; X - удельная электропроводность 1 жидкости. то величина выходного Ом м потенциала течения на токосъемных элементах 8 н 9 преобразующей перегородки 2 определяется выражением: . пр2 -- np.j ) Подставляя значение /npj И / В формулу (И), получаем: . /гнчСОЗш О Сз Это выражение для определения значения выходного потенциала несущей частоты на токосъемных электродах 8 и 9 преобразующей перегородки 2, зависящее от параметров источника возмущения, внутренних свойств системы и величины удаления преобразующей перегородки 2 от возбудителя вынужденных колебаний, т. е. преобразующей перегородки 1. В полученной формуле 12 значение а, согласно выражению (5), равно Известно, что величины р, у, и др., входящие в формулу 12, изменяют свое значение в зависимости от величины прикладываемого давления, например p po(l-fPp), где РО - ПЛОТНОСТЬ жагдкостп до увеличения действующего давления в жидкости; р- плотность жидкости при увеличении действующего давления в жидкости; Р - действующее давление; р - коэффициент относительного объемного сжатия. Изменение этих величин происходит таким образом, что при увеличении действующего давления в жидкости на токосъемных электродах S и Р преобразущей перегородки 2 происходит увеличение амплитуды выходного сигнала, т. е. выходной сигнал является функцией от измеряемого давления. Таким образом, согласно иредлагаемому сиособу система, состоящая из замкнутого объема, двух преобразующих перегородок, одна из которых является возбудителем колебаний частиц жидкости и генератора несущей частоты, представляет собой измерительную систему, с помощью которой с выхода второй пористой преобразующей перегородки снимается сигнал, модулированный по амплитуде измеряемым давлением. Предлагаемый способ измерения давления с одновременным iscпользованием двух эффектов электрокинетического явления в жидкостях (электроосмоса и потенциала течения) в отличие от известного способа с использование только потенциала течения дает возможность ироизводить измерение давлений в диапазоне от статических до быстроизменяющихся и получать выходной сигнал модулированный по амплитуде действующим измеряемым давлением. Предмет изобретения Способ измерения давления, заключающийся в снятии сигнала, пропорционального действующему давлению, с токосъемных электродов пористой перегородки, установленной в герметизированный залитый полярной л идкостью контейнер с воспринимающим давление элементом, отличающийся тем, что, с целью расщирения диапазона измерений от статических до быстроменяющихся давлений, в контейнер устанавливают дополнительную пористую перегородку, к выводам электродов которой подводят напряжение генератора несущей частоты.