Устройство для измерения давления

 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и позволяет расширить предел измерения и уменьшить погрешности. Устройство содержит корпус 1, мембрану . 2, жесткую пластину 3 с отверстиями , неподвижный электрод 4, жесткую пластину 5 с неподвижным электродом 6, генератор 7 несущей частоты, преобразователь 8, демодуляторы 9 и 10, источник 11 постоянного напряжения , формирователи 12 и 13. Введе

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

<»>SU, А1

1Я1 4 G 01 L 9/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3833329/24-10 (22) 29.1 2.84 (46) 23.12.86. Бюл. У 47 (71) Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М.И.Калинина (72) В.С.Моисейченко, В.Е.Евдокимов, В.И.Лобан и В.А.Цветков (53) 531.787(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 943259, кл. 0 О1 ? 9/12, 1980.

Туричин А.М. и др. Электрические измерения неэлектрических величин.

Л.: Энергия, 1966, с. 380. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к информационно-измерительной технике и позволяет расширить предел измерения и уменьшить погрешности. Устройство содержит корпус 1, мембрану

2, жесткую пластину 3 с отверстиями, неподвижный электрод 4, жесткую пластину 5 с неподвижным электродом

6, генератор 7 несущей частоты, преобразователь 8, демодуляторы 9 и

10, источник 11 постоянного напряжения, формирователи 12 и 13, Введе12786 ние новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет достичь того, что измеряемое давление не:зависит от диэлектрической проницаемости среды, Это позволяет использовать манометр для измерения давлений жидких сред и использовать в качестве рабочей

41 среды между электродами 4 и 6 жидкости с большими значениями диэлектричской:.роницаемости и пробивного напряжения, чем у воздуха. Измеряемое давление зависит только от геометрических размеров мембраны 2 и модуля упругости ее материала. 1 з.п. ф-лы. 1 ил, Ф

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может найти широкое применение для точного измерения давлений.

Цель изобретения — расширение предела измерения и уменьшения погрешно сти, На чертеже приведена структурная схема манометра.

Измерительная камера образована корпусом I и разделительной мембраной 2, В измерительной камере с одной стороны мембраны расположена. жесткая пластина 3 с отверстиями,на которой расположен изолированный от корпуса неподвижный электрод 4, С противоположной стороны мембраны установлена жесткая пластиниа 5 с неподвижным электродом 6. Надмембранная область сообщается с окружающей средой, а междуэлектродное пространство заполнено жидкостью. Неподвижные электроды 4 и 6 через разделительные конденсаторы С электри° чески соединены с выходом генератора 7 несущей частоты f . Напряжение с измерительной диагонали емкостного моста поступает на вход преобразователя 8, где оно выпрямляется, .фильтруется и усиливается, Усиленное напряжение U поступает на вуоды демодулятора 9 и 10. Выход демодулятора 9 через ключ К, соединен с электродом 6, а выход демодулятора 10 через ключ К соединен с электродом . 4, Выход источника 11 постоянного напряжения Uo, соединен с электродами .4 и 6 через ключи К и К .

Второй выход источника с напряжением 11, например Б =0,5 3О,, соединен с общей точкой последовательно соединенных демодуляторов 9 и 10.

Ключи K и К управляются импульсами с формирователя 12, ключи К> и

К вЂ” импульсами с формирователя 13.

Входы формирователей 12 и 13 соединены с выходом модулятора 14, формирующего симметричные прямоугольные .импульсы напряжения U с периодом Т „ т.

В первый полупериод — ключи К и

2 э

Ю К замкнуты, ключи К, и К разомкнуты. Постоянное опорное напряжение необходимое для обеспечения линейной характеристики электростатического преобразователя, создает пара-!

5. зитное усилие (давление) F = — - — —

E О о о 23 полностью компенсируемое в начальном положении в дифференциальном электростатическом преобразователе, 2О При перемещении мембраны на Г „ возникает усилие, пропорциональное в первом приближении перемещению 1» и направленное в сторону этого перемещения, т.е. имеет место эффект отрицательной жесткости. Значение отрицательной жесткости можно найти из

aF ЕЦ„8 выражения Со — —, . В первом полупериоде -- при действии

2 измеряемого давления Р„ мембрана проР.Н гибается на Е„, = -"---"-,—, где 8 и C

С„-С площадь и жесткость мембраны.

Т

Во втором полупериоде -а ключи

К и К, разомкнуты, ключи К и К замкнуты, т.е. к пластинам 4 и 6 приложено постоянное напряжение U c например U =0,5U, которое суммируется с выходным напряжением автокомпенсационной системы, 1278641

ВНИИПО Заказ 6823/37 Тираж 778 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Во втором полупериоде величина отрицательной жесткости снижается до

К1-1 ох "8 значений С = — — ---- т. е, при ок о

U =О, 5U, С =О, 25С ж и прогиб мембР ° 8 раны уменьшается до 0» = -" †- - . ОдИ С-С нако напряжение U стремится увеличить перемещение Б» до значений, »г близких 3»,.

Перемещения 9„, и 8„ преобразуют- ся в электрические сигналы, которые выпрямляются, напряжение несущей частоты f„ ôèëüòðóåòñÿ, и напряжения и U пропорциональные значениям

»г перемещений 8„, и 1», вычитаются.

Разностный сигнал b,U„=U„-Б» усиливается и демодулируется. Выходное .напряжение U» демодуляторов 9 и 10 в сумме с опорным Up ïðèêëàäûâàåòñÿ ,к пластинам 4 и 6 и создает давление

Р„, которое увеличивает перемещение

Е„= — "— --"-г--, сводя разность ag (PÄ+PÄ) -S

Сю С о с в автокомпенсационной системе уравновешивания до значений, близких к нулю. Полагая в первом приближении, что при Кв 30, где К P— коэффициент преобразования разомкнутой системы о„, 8» получим: (Р„+Р„) ° 8 PÄ ° S т

c„-с c„„c„„„

Ф

Подставляя вместо Р„и С их значения при ц =0,5П, получим P„=

28, С„ о М

3 1.1 $

Значение жесткости круглой мембраны, заземленной по краям где E — модуль упругости;

h u r — толщина и радиус мембраны.

В этом случае измеряемое давление выражается

P„=E - ° -- ° Uq, 1 о т.е. зависит только от геометрических размеров мембраны и модуля упругости ее материала.

Таким образом, из выражения измеряемого давления следует, что оно принципиально не зависит от диэлектрической проницаемости среды, что

5 позволяет испольэовать предлагаемый манометр для измерения давлений жидких сред и использовать в качестве рабочей среды между электродами жидкости с большими значениями. диэлек10 трической проницаемости и пробивного напряжения, чем у воздуха °

Формула и з о б р е т е н и я

15 1. Устройство для измер".íèÿ давления, содержащее электростатический обратный преобразователь, имеющий корпус с металлической мембраной, соединенной с шиной нулевого потен2О . циала, и разделенный ею на две камеры, подмембранную и надмембранную с подводящим штуцерсм, в каждой из которых установлен неподвижный электрод, включенный в соответству25 ющее плечо измерительного моста,выход которого через усилитель подключен к входам двух демодуляторов, соединенных с источником постоянного напряжения, н измерительный прибор, включенный в диагональ моста, отличающееся тем, что, с целью увеличения предела измерения и уменьшения погрешности, в него введены два формирователя импуль35 сов управления, модулятор, подключенный к входам формирователей, две пары управляемых ключей и делитель напряжения, включенный в цепь, соединяющую демодуляторы с источником

Ю постоянного напряжения, при этом неподвижные электроды через первую пару ключей соединены с выходами демодуляторов и через вторую пару ключей — с источником постоянного напряжения, причем управляющие входы

45 ключей подключены к выходам соответствующих формирователей импульсов управления.

2, Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в нем камеры заполнены диэлектрической жидкостью, прч этом подмембранная камера выполнена переменного объема.