Дифференциальный измеритель давлений Советский патент 1978 года по МПК G01L13/00 

2. Хотя этог изме|Ьигепь и позволяет использовать датчики давления и вторичные (регистрир;/ющие) приборы типовой конструкции, между ними должно быть применено дополнительное специальное устройство (электрострикционный и выходной преобразователи), изготовление которого сопряжено со значительными трудностями конструктивного и технологического характера. Целью настоящего изобретения является упрощение конструкции, повыщение точности и расширение функциональных возмож ностей измерителя. Поставленная цель достигается тем, что два пьезодатчика быстроменяющихся давлений подключены ко входам электрометричес кого усилителя, построенного по схеме операционного усилителя постоянного тока и охваченного двумя ветвями емкостной отрицательной обратной связи таким образом, что выходное напряжение измерителя оказывает ся пропорциональным разности зарядов, ген рируемых пьезодатчиками. На фиг. 1 изображена структурная схема дифференциального измерителя давления; ла фиг. 2 - принципиальная электрическая схема варианта устройства. Дифференциальный измеритель давления содержит два пьезодатчика 1 и 2, электрометрический операционный усилитель 3 постоянного тока, делитель 4 напряжения, инвертирующий усилитель 5 и конденсаторы 6 и 7. Датчики давления 1 и 2 подключены ко входам электрометрического усилителя 3, выходной сигнал которого через делитель 4 напряжения подведен ко входу инвертирую щего усилителя 5. Выход усилителя 5 авяяется выходом измерителя. Через конденсатор 6 обратная связь подается на инвертирующий вход электрометрического усилителя 3 с его выхода; через конденсатор 7 обратная связь подается на неинвертирую щий вход электрометрического усилителя 3 с выхода измерителя. Работает устройство следующим образом Под воздействием абсолютных давлений Р .иР пьезодатчики генерируют электрические зарядыQ иQ2, полностью поступающие соответственно в конденсатор 6 и 7, есл коэффициент усиления электрометрического усилителя 3 велик. Если принять следующие обозначения: и ,- чувствительности по заряду дат чиков 1 и 2, 0 и С,- емкости конденсаторов 6 и 7, KQ - коэффициент усиления разомкну того электрометрического усилителя 3, К - коэффициент передачи делителя 4 напряжения, коэффициент усиления усилителя 5 с обратной связью, о: при Pjj О выходное напряжение измерителяQ К БЫХ-С7 К7 при Рн О выходное напряжение измерителя. при Учитывая, что получаем выражение для выходного напряжения измерителя при одновременном воздействии давлений Р f О и Р 0: bS. вых с к Cj Отсюда следует, что удовлетворив легко выполнимые условия 1-, равновесие измерителя при применении датчиков с неодинаковой чувствительностью С 2/ ° вергнутых воздействию-одинаковых давлений (р р„}.обеспечивается при -тл. ..А , г 2 где А - некоторое число. Это означает, что путем изменения глубины той или иной ветвей емкостной обратной связи можно осуществить балансировку измерителя при любых соотношениях чувствительности примененных датчиков давления. Для сбалансированного измерителя в режиме измерения перепада давлений (Pj 2 - } выражение (1) принимает вид: Bb,.).(2) Таким образом, выходное напряжение пропорционально искомой разности давлений. Как видно из фиг. 2, выполнение условий Кд 1 и К К , при которых должна осуществляться балансировка измерителя, легко обеспечивается, так как К 10 R, Использование операционного усилителя постоянного тока с электрометрическими входами, делителя напряжения, инвертирующего усилителя и двух ветвей емкост ной отрицательной обратной связи отличает предлагаемый дифференциальный измеритель давления ог прототипа и позволяет реализовать дифференциальный метод измерения применительно к электрической, а не к механической величине. Благодаря этому конструкция измерителя существенно упрЪщается; погрешности, вносимые входной цепью снижаются; номенклатура выполняемых измерителем измерений давления расширяется, так как он сохраняет работоспособность npft переходе от дифференциального режима измерения перепадов быстроменяющихся давлений к измерению абсолютных давлений, подводимых к любому из двух датчиков.

Формула изобретения Дифференциальный измеритель давлений, содержащий два пьезокварцевых датчика давления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерени

упрощения консгрукции и расширения функциональных возможностей, он содержит электрометрический операционный усилитель постоянного тока с инвертирующим и неинвертирующим входами, делитель напряжения, инвертирующий выходной усилитель л две цепи емкостной обратной связи, причем пьезодатчики подключены к соответствующим входам электрометрического усилителя, выход его через делитель напряжения подключен ко входу выходного усилителя, а цепи обратной связи включены соответственно между инвертирующим входом и выходом электрометрического усилителя и между его неинвертирующим входом и выходом выходного усилителя.

Источники информации, принятые во Вчи- мание при экспертизе:

1.Волчек Л. Я. Методы измерений в двигателях внутреннего сгорания, М., 1955. с. 141.

2.Патент США КЬ 3299711, кл. 73-39S, 1967.