Грузопоршневой барометр Советский патент 1981 года по МПК G01L7/16 

Изобретение относится к измеритеШ ,ной технике, а именно к измерителям атмосферного давления, и предназначено преимущественно для контроля барометров. Известен грузопоршневой измерител давления, содержащими корпус, установ ленный в нем сильфон с цилиндром и поршнем, связанным с грузоподъем ным устройством, и систему вакзгумиро вания надпоршневого пространства ll Известен также грузопоршневой барометр, содержащий корпус, установ ленные в нем цилиндр с поршнем, ниж- .няя часть которого соообщена с закрепленным на корпусе герметичным заполненным жидкой смазкой сильфоном, жёсткое подвижное дно которого соединено с грузоподъемным устройством и нульиндикатором 2. Недостатком известного устройства является невозможность расширения диапазона измерений, что снижает точность измерения. Цель изобретения - повьшение точности измерения за счет расщирения диапазона измерений. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введен закрепленный на корпусе концентрично относительно первого сильфона вакуумированный сильфон, дно которого жестко связано с дном первого сильфона, а верхняя часть поршня сообщена с атмосферой и снабжена грузоприемной платформой. На фиг.1 показана схема грузопорш: невого барометра, общий вид на фигт2второй вариант исполнения барометра. Устройство содержит корпус 1j установленные на нем циливдр 2 с поршнем 3, а также концентрично расположенные на корпусе сильфоны А,5 и упор 6, Каждый из сильфонов 4 и 5 снабжен соответственно жестким подвижным дном 7 и 8. Сильфон А заполнен жидкой смазкой и сообщен с нижней частью поршня 3. А сильфон 5 вакуумирсваиЕ Подвижные днища 7 и 8 сильфонов соединенымеяду собой с грузоподъемным устройством 9. Нулевое положение днищ сильфонов определяется при помощи нуль-индикатора 10, BepjcHHH часть поршня 3 снабжена грузопрддланей платформой 11 с груз ами 12. Устройство работает .следующим образом. При некотором начальном значении атмосферного данления PQ соединенные жесткие днища 7 и 8 сильфонов 4 и 5 находятся в нулевом положении, которое определяется с помощью нульиндикатора 10, Для этого случая справедливо выражениеИ «Р о вес поршня с грузами при не котором начальном атмосферном давлении эффективная площадь сильфоэффективная площадь сштьфон Sr эффективная площадь поршня 3 При изменении атмосферного давления подвижные днища сильфонов изменя свое положение и на выходе нуль-инди катора 10 появляется сигнал, указыва щий на увеличение или уменьшение атмосферного давления. Предположим, что давление увеличи лось, тогда так как компенсация прои водится увеличеютем давления, создаваемого поршнем, путем наложения гру зов 12 на evo грузоприемную платформ 11, можно написать f, Sa-3, ,. пРа-Хп Р tS- 9 о, где PQ - текущее (измеряемое значен атмосферного давления. Для варианта, изображенного на фиг.2, это значение G определяется п выражению G .P. (3 , Оба варианта практически эквивалентны по принципу действия, так ка изменением соотношения между S и З при той же площади поршня можно получить одинаковую и необходимую чувствительность барометров в обоих вариантах, хотя конструктивно они отличаются друг от Друга. Учитывая сказанное, можно для об вариантов записать G , С где К - чувствительность барометра. 4 огда выходной величиной является весрузов, накладываемых на поршень. Таким образом, определяя вес грулатформу 11 (с учетом веса самого оршня), можно вьшолнять измерение тмосферного давления во всем диапаоне его изменения. Приведенную относительную погрешость измерения Aj можно определить й п - iin-ьРп ... V UWCK Vip г«й де Ь Р - абсолютная погрешность измерения в единицах давленияЬ. G. - абсолютная погрешность измерения в единицах веса; К - погрешность чувствительности ; Если в выражении (1) чувствительость обозначить через К, и вычесть го из выражения (4), то получим ) ,.(6) Тогда можно записать G Кп (,). (7} Зная GQ и можно найти знаеше РО . Разбивая весь диапазон измерения на поддиапазоны и принимая Pjj в качестве начала диапазона, результат измерения при наличии погрешности за счет изменения коэффициента К можно представить в виде )))(), гдeЬGQ - погрешность в весе груза, соответствующего началу диапазона Р ji G - погрешность в весе груза, соответствующего любой точке внутри диапазона Если при градуировке барометра вьшолнить условие о.о-( , 9) то составляклцую погрешность измерения в точке Рд при любом К можно привести к пренебрежению малой величине путем многократных сличений с образцовым прибором. Тогда приведенную относительную погрешность результата измерения внутри диапазона можно представить в виде 41 ЛЬ ..Ра Р ermw l nC o Palmax Если учесть, что л о .Растру . й.Гп- - где n - количество поддиапазонов, тс 02) Р ХпП Из сравнения выражений (5) к(2) видно, что погрешность в последнем случае в n раз меньше, кроме того погрешность уменьшается при уменьшении поддиапазона измерений. Измерения также можно вьшолнять компенсируя давление в точке PQ нагружением поршня, а внутри диапазонаналожением грузов на грузоприемное устройство 9, Для первого варианта барометра, изображенного на фиг.1, мож.ю записатьGg(,)APa ,, (13) где Gn §7--вес грузов, наложенных на грузоприемное устройство 9, чувствительность этого варианта барометра, если выходной величиной является вес грузов, накладываемых на грузоприемное устройство 9. Учитывая выражение (.2) можно вьфазт ть KQ следзгющим образом К%.Кп,.(U) Тогда, по аналогии с (12), получим . (15) % «jr Kn gjSn-n Полагая равными абсолютные погрешности Л Kfj и Кл из сравнения выражеНИИ 02) и(15) следует, что относительная погрешность измерения в том случае, когда выходной величиной являются вес грузов, накладываемых на грузоприемное устройство 9 в 1 раз меньше, чем когда грузы накладывают-. ся на поршень. Дпя второго варианта барометра, изображенного на фиг,2,получим анало гично ,uPo--k,,.c.Pa. (16) Учитывая выражение 3 , тг - Jsdl-.u So %а. отсюда следует, что погрешность в данном случае в раз меньше, чем когда грузы накладывают на поршень. Предлагаемое устройство обеспечивает изменение пределов измерения, .повышение точности измерений. Формула изобретения Грузопоршневой барометр, содержащий корпус, установленные на нем цилиндр с поршнем, нижняя часть которого сообщена с закрепленным на корпусе герметичным заполненным жидкой смазкой сильфона, жесткое подвижное дно которого соединено с грузоприем.ным устройством и нуль-ивдикатором. отличающийся тем, что. р целью повышения точности измерения за счет расширения диапазона измерерсй, в него введен закрепленный на корпусе концентрично относительно лервого сильфона вакуумированный сильфон, дно которого жестко связано с дном первого сильфона, а верхняя часть поршня сообщена с атмосферой и снабжена грузоприемной платформой. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №627359, кл. GOIL 7/20, 10.09.75, 2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2684322/18-10, кл. G 01 L 7/16, 10,10.78 (црототип.