Устройство для регистрации давления Советский патент 1983 года по МПК G01L11/00 G01L9/10 

Изобретение относится к приборостроению, а именно к преобразованию механических величин в электрические.

Известны устройства для измерения давления, содержащие трансформаторный датчик давления, преобразукщий давление в электрическое напряжение, и регистраторы напряжения, шлейфовый осциллограф или магнитньай накопитель, записывающие напряжение, пропорциональное давлению, на фото- или магнитной пленке ;13.

Однако существующие средства регистрации имеют недостаточную точность.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности и достигаемому эффекту является трансформаторный датчик давления, содержащий упругий чувствительный элемент и трансформаторный преобразователь, в магнитном зазоре которого расположены измерительная и компенсационная катушки и регистратор напряжения |2.

Недостатком известного устройства при работе в комплекте с регистратором напряжения является однократное изменение напряжения в пределах диапазона измерения, т.е. недостаточная точность регистрации давления.

Цель изобретения - повышение чувствительности прибора.

Поставленная цель достигается тем, что- в устройство для регистрации давления, содержащее трансформаторный, датчик давления, в магнитном зазоре, которого расположены измерительная и компенсационная катушки и регистратор напряжения,.выполненный в виде

10 магнитного накопителя, введены масштабные усилители и дополнительные катушки, расположенные в воздушном зазоре магнитопровода трансформаторного датчика эксцентрично с компенса15ционной катушкой, причем один коНец каждой допрлнительной катушки подключен к точке соединения измерител| ной и компенсационной катушек, а другой - ко входу соответствующего мас20штабного усилителя, причем выходда этих усилителей соединены с регистратором напряжения.

На фиг.1 приведена конструктивная схема устройства; на фиг.2 - разрез

25 А-А на фиг.1; на фиг.З - электрическая схема устройства; на фиг.4 - гра-. фики изменения выходного напряжения.

Предлагаемое устройство (фиг.1) содержит упругий чувствительный эле30мент 1, магнитопровод 2, имеющий воздуишый зазор с обмоткой 3 возбуждения, измерительную катушку 4, закреп ленную на чувствительном элементе 1, пружинные токовыводы 5, компенсацион ную катушку б и дополнительные катуш ки 7-9, закрепленные неподвижно. Количество дополнительных катушек определяется требуемой точностью ре- . гистрации давления. Для примера (фиг.) приведены три дополнительные катушки, что обеспечи вает повышение точности регистрации в шесть раз. Кроме того, устройство содержит подложку 10, на которой расположены эксцентрично компенсационная и дополнительная катушки и масштабные усилители (фиг.2) с сопротивлениями Rj|-R, предназначенными дпя регулировки коэффициента усиления усилителей, а также стабилитроны , предназначенные для ограничения выходного напряжения усилителей Y,--Y, и регистратор (Рег-), предназначенный для регистрации напряжения пропорционального давлению, например на магнитной ленте фотобумаге. Компенсационная катушка 6 и кажда дополнительная катушка 7-9 соединены встречно с измерительной катушкой 4 и со входами усилителей . Выход компенсационной обмотки соединен непосредственно с регистратором. Назовем напряжение U, поступающее на регистратор с компенсационной катушки б, грубым измерительным каналом, напряжения U , U, поступа ющие на регистратор с выходов усилителей (фиг.2}, назовем точЙыми измерительными каналами. Устройство работает следующим образом. При подаче давления Р упругий чув ствительный элемент 1 прогибается и .перемещает измерительную катушку 4 вглубь воздушного зазора магнитопровода 2. При этом увеличивается потокосцепление измерительной катушки 4 с магнитным потоком, образуемым обмоткой 3 возбуждения, и, следователь но, в измерительной катушке 4 увеличивается наводимое потоком напряжение. Так как перемещение однозначно связано с давлением, то выходное напряжение на измерительной катушке 4 пропорционально давлению-. Одновременно в компенсационной ка тушке б и дополнительных катушках 7-9 наводятся напряжения, которые пропорциональны положению катушки в воздушном зазоре магнитопровода 2 |х1ём глубже в зазоре расположена катушка, тем большее напряжение в ней наводится ). Расположение компенсационной катущки б в воздушном зазоре подбирается так, что наводимое в ней напряжение равно напряжению в измери тельной катушке 4 при давлении равном нулю. При этом, так как измерительная и компенсационная катушки включены встречно, напряжение О на входе регистратора равно нулю, а при изменении давления изменяется пропорг ционально давлению (фиг.З). Расположение дополнительных катушек 7-9 в воздушном зазоре подбирается , что при определенных давлениях, как, например, в нашем случае при давле115ниях 2, о, с ОТ максимального значе. о Z D , ния давления, наводимое в них напряжение paBHOj, напряжению в из мерительной катуише 4. При этом, так как каждая дополнительная катушка соединена встречно с измерительной катушкой, то при указанных давлениях .напряжения на входе и на выходе усилителей -У равно нулю .( U.3 Отметим, что чистый нуль напряжения на входе усилителей достигается за счет предлагаемого расположения катушек в общем воздушном зазоре, так как в этом случае сдвиг фаз между напряжениями, наводимыми в дополнительной и измерительной катушках, равен нулю. Подобрав с помощью сопротивлений , коэффициенты усиления усилителей так, что максимальные значения напряжений на выходах точных измерительных каналов ((i,.( равн максимальному значению напряжения грубого измерительного канала U , получим на выходах точных измерительных каналов изменение нат1ряжения в пределах от + 0 в узком диапазоне измеряег юсти давления , фиг.З). В результате при 3 мсЯкс заданн рй погрешности регистрации напряжения погрешность регистрации давления уменьшена. Заметим, что в предлагаемом устройстве величины напряжений, наводи- мых в дополнительных катушках, выбраны так, что изменение напряжения на выходах точных каналов происходит от до +0 и от Одо -fOf aKc СФиг.з). Такой выбор напряжений в дополнительных обмотках позволяет сократить в два раза число дополнительных катушек и усилителей на число изменений напряжений от нуля до максимального значения (в Нашем случае при трех дополнительных катушках и трех усилителях выходное напряжение изменяется от О до ±( раз в пределах, диапазона измеряемого давления ). Однако при этом в регистраторе необходимо определять знак фазы напряжения, В разработанных магнитных регистраторах (например, типа Гамма-К ) имеются устройства для определения и регистрации фазы напряжения.

Так как в точных измерительных каналах на изменение напряжения от О до

приходится -1/6 часть измеряемого

и,

макс давления, то при заданной точности измерения напряжения регистратором, точностБ регистрации давления точным . каналом в б раз выше регистрации давления по грубому -каналу. Очевидно, что чем больше изменений напряжения от О до й„акс в.пределах диапазона измеряемого давления, тем, соответственно, выше точность регистрации давления.

При расшифровке показаний регистратора определение номера точного канала производится по показаниям грубого канала. Для и сключения разрывов напряжения при давлениях перехода с .Одного точного к.анала на. другой напряжения U-,,U2 .l-f -ограничиваются . стабилитронами D-, уровне и,о|цс+

йУ - напряжение перекрытия

+ 4 и, где каналов,

Формула изобретения

Устройство для: регистрации давления, содержащее трансформаторный датчик давления, в магнитном зазоре которого расположены измерительная и компенсационная катушки и регистратор напряжения, выполненный в виде магнитного накопителя, от ли ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности за счет увеличения крутизны характеристики в поддиапазонах измерения, в него введены .масштабные усилители и дополнительные катушки, расположенные в воздушном зазоре магнитопроводатрансформаторного датчика эксцентрично с компенсационной катушкой, причем один конец каждой дополнительной кат)

подключен к точке соединения измерительной и компенсационной катушек, а другой - к входу соответствунадего маодт.абного усилителя, причем выходы этих усилителей соединены с регистратором напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Кантор А.В. Аппаратура и методы измерений при испытаниях ракет. М.,

Оборон-гиз, 1963

2.Авторское свидетельство СССР

386293, кл. G 01 L 9/10, 1972 (прототип) .

А-А