Преобразователь давления и скорости изменения давления газа Советский патент 1978 года по МПК G01P5/12 

1

Изобретение относится к области нрнборостроения.

Известны термоанемометрические нреобразователн давления н скорости изменения давления 1.

14аиОолее близким но техннческо сущности и достигаемому эффекту к изобретению является дифференцирующий преобразователь давлеиня, содержащий проточную камеру, соединенную с полостью измеряемого давления через гагнетатель, входной и выходHoii каналы с термоаиеморезисторами, включенными в -электроизмерительную схему и снетему термостатирования всего преобразователя.

Такие преобразователи ие обесиечивают высокой точноети в широком диапазоне изменения входных величин.

Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение диапазона его работы.

Это доетигаетея тем, что в предлагаемый преобразователь введен управляемый генератор приращения, выходные клеммы которого соединены с входными клеммами электропривода нагнетателя, а входные клеммы соединены с выходными клеммами резиеторного делителя напряжения, нодключенного к выходным клеммам электроизмерительной схемы.

На чертеже показана схема нредлагаемого преобразователя.

ПреобразоБатель содержит полость 1 входного давления /, систему 2 термостатнровапия, пагнетатсль 3 с Д1знжителс.м, унравляемыи генератор 4, электропзмерптельные уцени 5 и 6, выходные клеммы которых через резисторный 7 нанряженнГ соеднне1 Ы лежду собоГ), а также нрисоединены к )ир; влясл ому генератору 4. Стенками тенлоизолнрованного корнуга 8 и Д11фференцпруюн1,ей iipoToiiioii камер:,; 9 образован канал 10, чеpc.i KOTOpbiii ra:-i ностунает в канал с входным терлгоапеморезнстором 11. В выходном канале проточной камеры 9 установлен выходно| 1 термоанеморезистор 12, через который газ поступает на нагнетателя 3.

Работа нреобразователя заключается в следующем.

Для случая постоянного во времени давления P eonst во входной полости за счет работы )1агиетателя в установившемея режиме перетекание газа через каналы и проточные камеры пе:;змс;;ко, при этом пнтенспвиость охлаждения q, н q- термоакеморезисторов И и 12 иотоками газа одинакова (qi q qo const), поэтому напряжение Ll н U-2 на выходе измерительных цепей 6 и 5 окажутся :eждy собой также равными, и на вход управ.чяемого генератора 4 ноетупает сигнал U,

соответствующий опорному напряжению Uo/Ui U2, Uo, а интенсивность работы нагнетатСоая 3, зависящая от сформированных управляемым генератором частоты f и напряжения нлн тока питания движителя - заданному начальному режиму, величине выходного сигнала РО и значению абсолютного давлення Р газа. Частота / и напряжение Un НЛП ток питания двнжителя формируются управляемым генератором на основе сравнения снгнала Ur, ноступающего с делителя напряжений, н велнчины онорного напряжения Uo заданного начальной настройкой нреобразователя.

Прн меньшем но величине (но неизменном во временн) абсолютном давлении Р снижение стенени охлаждення термоанеморезнсторов 11 н 12 за счет уменьшення нлотности газа автоматически уравновешивается нутсм увеличения частоты f н нанряжения LH нли тока питания движителя, т. е. за счет увеличення интенснвпостн работы нагнетателя, нрн этом соответственно нзменяется н выходной Электрическнй сигнал Ра.

В нреобразователе всегда удовлетворяется условне неизменности степени охлаждения qs. и 1/2 термоанеморезнсторов И н 12, точнее Б лннейпом приближении удовлетворяется равеиство (/i-i-f/2)2 o consl;, что иозволяст обеспечить улучшение динамических и статических характеристик термоанемометрических нреоОразоватслей.

При нзмененнн во времени, нанример, уменьшении давлення Р газа термоанеморезистор 11 охлаждается потоком газа в меньшей сгененн, чем термоанеморезнстор 12 (qi.il.) что приводит к нзмеиению напряженнй на выходе электроизмерительных ценей b п b ,U2) и появлению выходного снгнала (cipyjdi) (U2-Ui) но скорости изменення давлення газа. В этом случае сигнал Uf уменьшается за счет более ннтенснвного снижепня оодува cjz, термоапеморезистора 11 по сравнению е некоторым увеличением обдува ijz термоаиеморезистора 12. Это уменьшение напряжения Ор (t;i-j-62J2 комненсируется (ypaвнoвeшнвaeтcяJ автоматически за счет соответствующего увеличения частоты / н нанряжения Оц илн тока интания движителя нагнетателя о, следовательно, н выходного снгнала Pj.

При увеличеннн во входной нолостн давлс1 ня ;- газа термоанеморезистор 11 оказывается в большей стенени охлажденныл но сравнению с выходным термоанеморезистором 12 J:. некоторое увеличение напряжения (УГ ком11 енснруется соответствующим умеиьшениеы гнтенсиБностн работы нагнетателя, а нолярность выходного напряжения Uz-Ui изменяется.

Для улучшения динамических свойств системы отработки сигнала но давлению выбирают делитель нанряжения 7 иеснмметричным, при этом в сигнале UT на выходе унравляемого генератора содержнтся дополнительная составляющая Af/r но ироизаодной во времени от да ;ления газа. Величину этой дополнительной составляющей Диг Быбнра)от из условия устойчивости работы системы ура5 вновешнвапия.

Ыачальиый (заданный) режим работы нреобразователя устанавливают регулнровкой величины опорного нанряжения L-o нз условий обеснечения линейных преобразований

Q максимальных значеннй скоростн измерения давлений (dpidt} з-ы-, при максимальной абсолютной величиие измеряемого давления -Рмакс газа, прн этом и ггенснвность работы нагнетателя должна быть минимально возrj можной и в то же время обесиечивать номинальный нереток газа но обоим каналам с тер.моанеморезисторамн в установленном направлении (при максимально возлшжном значении скорости изменения давлення).

,„ Таким образом, в предлагаемом нреобразователе при широком изменении давления газа обесиечиваются достаточио малые изменения интснсивностн обдува термоанеморезисторов, т. е. малые изменення режнмов их ра,- боты, вызванные только лишь скоростью измеиения давления газа, что снособствует суН1,сственно.1у новышению- их чувствительности и точности нри расширенном днаназоне работы.

Существенными нренмуществами преобразователя также являются высокая иомехоустойчнвость, быстродействие, надежность, нростота и возможность получения выходных снгналов в виде частоты / работы уиравляе- мого генератора и разности частот работы двух управляемых генераторов в случае комнлексировання двух идентнчных иреобразователей нрн соответствующей иастройке режимов их работы.

В качестве нагнетателя иредночтительно иснользовать объемн1з1й с нлавающим диском или унругой 1мембраной и электромагнитным прнводом, либо с двухступенчатым резонансным нагнетателем, вынолненным из биморфHoii ньезокерамики.

Однако возможно испоЛ1)Зование и центробежных нагнетателей, при этом статическая характсрнстнка нреобразователя давления оказывается существсиио нелинейиой, на учаciKC люньших значеннй давления чувствительи

ность иреооразователя увеличивается.

Ф о Р м у л а и 3 о б Р е г е н и я

Преобразователь давления и скоростн изменения давлення газа, содержащнй проточную камеру, соеднненную с полостью измеряемого давления через нагнетатель, входной и выходной каналы с термоанелюрезнсторами, включенными в электроизмерительную схему, и систему термостатировання нреобразователя, о т л н ч а ю щ и ii е я тем, что, с целью повышения точности, расширения днаназона работы, в преобразователь введен унравляемый генератор прнращеп.ия, выходные клеммы которого соединены с входными клеммами электропривода нагнетателя, а входные клеммы соединены с выходными клеммами резисторного делителя напряжения, подключенного к выходным клеммам электроизмерительиой схемы.

Источники информации, принятые во внт мание при экспертизе

1.Ференц В. А. Полупроводниковые струйные термоанемометры. М., «Энергия, 1972.

2.АвторскоесвидетельствоСССР № 446831, кл. G 01р 5/12, 1975.