Датчик избыточного давления

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения избыточного давления путем исключения влияния нестабильности выходной характеристики датчика. Чувствительный элемент датчика содержит размещенные в измерительных камерах 4 и 6 мембранные коробки 1 и 2, внутренние полости которых сообщены между собой каналом 3. Мембранная коробка 1 соединена штоком с плунжером 9 дифференциального индуктивного преобразователя с обмотками 10 и 11. На штоке плунжера укреплен сердечник 12 электромагнита 13 со стабилизированным источником питания 20. Работой датчика управля ет блок 18. При измерении избыточног го давления электромагнитный клапан 7 сообщает измерительную камеру 6 сначала с атмосферой, а затем - с измеряемой средой. В памяти вычислительного устройства 16 будут зарегистрированы зндчения выходных напряжений разных токов измерений, служащие для автоматического вычисления значения измеряемого давления, выдаваемого в блок индикации 17, 1 ип, ю

СО103 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

) A (1% (И) Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ коробки 1 и 2, внутренние полости которых сообщены между собой каналом

3. Мембранная коробка 1 соединена штоком с плунжером 9 дифференциального индуктивного преобразователя с обмотками 10 и 11. На штоке плунжера укреплен сердечник 12 электромагнита

13 со стабилизированным источником питания 20. Работой датчика управля" ет блок 18. При измерении избыточно

ro давления электромагнитный клапан

7 сообщает измерительную камеру 6 сначала с атмосферой, а затем — с измеряемой средой. В памяти вычислительного устройства 16 будут зарегистрированы значения выходных напряжений разных токов измерений, служащие для автоматического вычисления значения измеряемого давления, выдаваемого в блок индикации 17. 1 ил.

Q й

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3800164/24 — 10 (22) 10.09.84 (46) 15.03.86. Бюл. Е 10 (72) Ю.Е.Крылов, А.Н.Крылов,Н.А.Юдина и В.Н.Мистрис (53) 531.787(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 838463, кл. G 01 Ь 9/10, 1981..

Датчик избыточного давления

ДИД-7. ТУ 27.02.1854-75. (54) ДАТЧИК ИЗБЫТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения избыточного давления путем исключения влияния нестабильности выходной характеристики датчика. Чувствительный элемент датчика содержит размещенные в измерительных камерах 4 и 6 мембранные (5»4 с ог 1. 9!.1.0

"(Е(. МОЖАЯ

12

Изобретение относится к измери тельной технике.

Цель изобретения — повышение точности.

На чертеже представлен датчик избыточного давления.

Чувствительный элемент выполнен в виде мембранных коробок 1 и 2, внутренние полости которых сообщены между собой каналом 3, верхняя измерительная полость 4 сообщена со средой трубкой 5, нижняя измерительная полость 6 посредством двухпозиционного электромагнитного клапана

7 — со средой либо с атмосферой.

К корпусу чувствительного элемента приварен стакан 8, внутри которого размещен плунжер 9, который является подвижным элементом магнитопровода индуктивного преобразователя, имею-щего первичную .обмотку 10 и вторичные обмотки 11. На.штоке плунжера укреплен сердечник 12 электромагнита 13, катушка которого охватывает стакан 8. Вторичные обмотки 11 индуктивного преобразователя подключены к блоку электронного преобразователя 14, выход которого подключен к аналого-цифровому преобразователю

15. Сигнал с аналого-цифрового преобразователя поступает в память вычислительного устройства 16, а результат вычисления измеряемой величины выводится на блок индикации 17. Блок управления 18 управляет работой измерительного устройства в целом. Коммутационный ключ 19 служит для подачи питания от стабилизированного источника питания 20 на катушку электромагнита 13.

Вследствие нестабильности упругих характеристик чувствительного элемента, влияния внешних условий и измене.ния характеристики электронного преобразователя выходная характеристика датчика может отличаться от номинальной V H = f(P) и в общем случае может быть нелинейной. Тогда фактическая нелинейная характеристика датчика

V = f(P) может быть аппроксимирована семейством касательных к ней в точках, соответствующих текущим значениям Р; измеряемого давления. -.

Аналитическое выражение касательной имеет вид где Р; - i-ое значение измеряемого давления, 18301 2 i,Qi — i-ые значения коэффициентов аппроксимации сЬ „, и 6 ., V — i-ое значение выходного на1 пряжения датчика.

5 Измерение производится в три, ак та.

На первом такте измерения электромагнитный клапан 7 сообщает нижнюю измерительную полость 6 с атмосферой (1 положение). При этом шток плунжера 9 переместится. Учитывая, что величина силы, действующей на шток плунжера, пропорциональна площади верхней мембранной коробки S,, в вычислительном устройстве 16 будет зарегистрировано значение выходного напряжения датчика, определяемое выражением

Vo =а„+а„„Р, I r где S P — сила, действующая на шток плунжера.

25 На втором такте измерения блок управления 18 замыкает коммутацион,ный ключ 19 и электромагнит 13 получит питание от стабилизированного источника питания 20. Так как шток плунжера 9 перемещен, сердечник электромагнита 12 будет также смещен относительно среднего положения по высоте катушки 13 и на него станет действовать сила О, стремящаяся вернуть его в среднее положение. Be35 личина силы 9 постоянна в виду однородности поля внутри катушки элек" тромагнита во всем диапазоне перемещения сердечника. Под действием

9 плунжер 9 изменит свое положение.

В вычислительноМ устройстве 16.будет зарегистрировано значение выходного напряжения, определяемое выражением

71 = а„+, à<(S,Р-6). (2)

На третьем такте измерения блок управления 18 размыкает ключ 19 и подает питание на электромагнитный

50 клапан 7. При этом, обесточивается катушка электромагнита 13, .а электромагнитный клапан 7 сообщает нижнюю измерительную полость 6 с измеряемой средой (положение T1). В этом

55 случае на измерительный узел будет действовать разность сил F -F (где э

F< — сила, действующая на верхнюю мембранную коробку, Fq. — сила, дей1218301 ствующая на нижнюю мембранную коробку), определяемая выражением

v, -v 8

Ч-V S (6) где S u S — площади верхней и нижней мембранных коробок.

Под действием разности сил произойдет перемещение плунжера 9 и в вычислительном устройстве 16 запишется значение выходного напряжения

Таким образом, по окончании третьего такта измерения в памяти вычислительного устройства 16 будут зарегистрированы три значения выходного напряжения V, V, V а константы S. и 9 ; вычисленная по выражению

Q= гq ггггг) г г гг

25 (4) где S —площадь сечения сердечника электромагнита, высота сердечника электромагнита, ток в катушке электромагнита," количество витков катушки;

1 ь- магнитнаЯ постоЯннаЯ;

)14 — магнитная проницаемость сердечника, хранятся в памяти вычислительного устройства постоянно.

Значения выходных напряжений преобразователя 14, определяемые выражениями (1, 2 и 3), дают систему управлений а „+ а,8„Р

a1 + а (S, Р-9) а „+ à (S„-S,) Р, 1Гь

1

Vg (5) Составитель А.Соколовский

Техред N.Íàäü КорректорЛ.Пилипенко

Редактор И.Сегляник Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Г осударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 1127/52

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

F„-F = Я Р вЂ” SgP = (S„-S )P, /

Va а„, + àg(S„-8 )Р. (3) имеющую единственное решение являющееся алгоритмом автоматического вычисления значения измеряемого давления в вычислительном устройстве 16 по окончании третьего такта измере10 ния и выдачи его в блок индикации 17.

Как видно из выражения (б) результат вычисления не зависит от коэффициента аппроксимации . "1 и а, а. и следовательно от нестабильности вьГ15 ходной характеристики датчика.

Преимущества предлагаемого датчика избыточного давления состоит в том, что на результат измерения не влияет нестабильность упругих харак2р теристик мембранной коробки, а также изменение температуры внешней среды °

Формула изобретения

Датчик избыточного давления,содержащий корпус, дифференциальньпт индуктивный преобразователь с плунжером, измерительную камеру с мемЗр бранной коробкой, один жесткий центр которой закреплен на корпусе, а другой соединен штоком с плунжером дифференциального индуктивного преобра зователя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, датчик снабжен второй мембранной коробкой, электромагнитом с якорем и электромагнитным клапаном, причем вторая мембранная коробка

40 имеет эффективную площадь, отличную от первой, размещена ва второй измерительной камере, сообщенной через электромагнитный клапан с атмосферой или с первой измерительной камерой, 45 а внутренние полости мембранных коробок соединены между собой, при этом якорь электромагнита размещен на штоке плунжера.