Манометрический преобразователь
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения давления атмосферного воздуха в -диапазоне 400-800 мм рт.ст. в условиях изменения наклона датчика в процессе измерений . Цель изобретения - повышение точности измерений и стабильности показаний при изменении ориентации датчика в пространстве. В корпусе 1 выполнены четьфе изолированные одна от другой камеры 2, сообщающиеся через каналы 3 с атмосферой. В каждой камере установлена часть металлической нити 6 под углом 42-46 к вертикали. Расположение частей нити 6 попарно во взаимно перпендикулярных вертикальных плоскостях позволяет устранить влияние угла наклона системы в процессе эксплуатации на показания датчика давления. 5 ил. с 9 (Л to О5 со 1чЭ со ф1/е,1
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
PECflVSflHH (5D 4 6 01 (, 21/12
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2l) 4006840/24-10, (22) 14,01.86 (46) 30,07.87. Бюл. У 28 (71) Пермский государственный университет им. А.И.Горького (72) К.В.Вяткин, М.И.Кислухин, А.Ю.Ощепков и А.10.Пинягин (53) 531.788 (088.8) (56 ).Дмитриев M,T., ПТЭ, 1959, 3.
Авторское свидетельство СССР
1137365, кл. G Ol 1, 21/12, 1985. (54 ) МАНОМЕТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения давления атмосферного воздуха в диапазоне
ÄÄSUÄÄ 1326923 А 1
400-800 мм рт.ст. в условиях изменения наклона датчика в процессе измерений. Цель изобретения — повышение точности измерений и стабильности показаний при изменении ориентации датчика в пространстве. В корпусе 1 выполнены четыре изолированные одна от другой камеры 2, сообщающиеся через каналы 3 с атмосферой. В каждой камеt ре установлена часть металлической, нити 6 под углом 42-46 к вертикали.
Расположение частей нити 6 попарно во взаимно перпендикулярных вертикальных плоскостях позволяет устранить влияние угла наклона системы в процессе эксплуатации на показания датчика давления. 5 ил.
1326923
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения давления атмосферного воздуха н диапазоне
400 — 800 мм рт,ст. н условиях изменения наклона датчика в процессе измерений, например на движущейся метеостанции.
Цель изобретения — поньппение точ- 10 ности измерения и стабильности показаний при изменении ориентации датчика в пространстве, На фиг.1 изображен манометрический преобразователь, общий вид, на фиг.2 -15 схема соединения выводов; на фиг.3—
" d R график зависимости ---- f(e) на
R о фиг,4 — схемы расположения нитей; на фиг.5 - график у = r(S).
Манометрический преобразователь содержит корпус 1, выполненный из теплопроводного материала, четыре камеры 2, изолированные одна от другой и имеющие каналы 3 для сообщения с 25 атмосферой. В камерах 2 расположены держатели 4 с выводами 5. В держателях 4 закреплены металлические нити 6 так, что их концы соединены с выводами держателей. Выводы держателей 4 30 соединены между собой проводниками по схеме, изображенной на фиг,2. Камеры 2 представляют собой цилиндрические полости, высверленные в корпусе под углом у= 42 — 46 к вертика35 ли так, что металлические нити направлены по осям камер, Клеммы А и В (Фиг.2 ) включаются как обычное термосопротивление в мостовую измерительную схему. 40
Зависимость изменения сопротивления всей нити при = 44 (показания измерительного прибора ) от угла наклона, отчитываемого от вертикали, показана на фиг.3 кривыми 11 и I11, Кривая !I соответствует вращению вокруг горизонтальной оси, лежащей н одной из вертикальных плоскостей„ содержащих нити, кривая III — вращению вокруг оси, делящей угол между указанными плоскостями пополам, Поясним, почему с помощью разделения нити на четыре части и расположения их вьппе указанным способом удается устранить влияние угла наклона на
55 показания датчика. Рассмотрим вертикальную нить, к которой приложено постоянное напряжение (фиг,4а). Нить разогревается до определенной температуры, зависящей от температуры воздуха, и результате чего ее сопротивление примет некоторое значение о Rg(I + с Т) в где R — сопротинление нити при температуре воздуха, равной Т,, йТ=Т-Т о в
Т вЂ” температура разогретой нити„ с — температурный коэффициент сопротивления, При отклонении нити от вертикали она охлаждается интенсивней,в результате чего температура Т падает, а сопротивление нити уменьшается, что и показано на фиг.3 кривой I.
Если нить изогнута в виде буквы
V (фиг.4б), то при повороте ее вокруг оси Х по часовой стрелке сопротивление участка АО падает, а сопротивление участка ОВ увеличивается.
Сопротивление всей нити АВ меняется незначительно. Таким образом, конфигурация, представленная на фиг,4б,, позволяет существенно ослабить чувствительность выходного сигнала к поворотам вокруг оси Х. Для компенсации поворотов вокруг оси Y необходимо ввести еще два участка нити, наклоненных к вертикали под тем же углом. и лежащих в плоскости XZ (фиг,4н). Указанная система иэ четырех нитей удовлетворительно компенсирует влияние поворотов вокруг любой из осей, лежащих в горизонтальной плоскости XY. Увеличение числа нитей, влекущее за собой значительное усложнение конструкции, не приводит к существенному повышению точности. Таким образом, выбор именно четырех нитей вполне обоснован.
Вводя интегральную меру нечувствительности системы четырех нитей к поворотам: макс где e„, - максимальное значение уг-. макс ла поворота, на который может накцоняться система в процессе эксплуатации, в данном случае 8 „ = 40 .
С помощью экспериментальной кривой 1 (фиг.3) легко оптимизировать величину S по т ° Зависимость S(y) условных единицах представлена на фиг,5 кривыми IV u V. Кривая IV получается при исследовании вращения нокруг ro1326923 риэонтальной оси, лежащей в плоскости, содержащей какую-либо пару нитей (оси Х или Y) кривая V соответствует вращению вокруг оси, делящей угол между осями Х и Y пополам. Промежу5 точным положением осей вращения соответствуют точки заштрихованной области. Из кривых D и Ч (фиг.5) следует, что оптимальное значение углов пт = 42 — 46 °
Получим теперь зависимость выход.ного сигнала конвективного датчика атмосферного давления от величины
Ро в где P — измеряемое давление;
P — нормальное атмосферное давление.
Заметим, что при включении первичного манометрического преобразователя в мостовую схему выходной сигнал ,д11(ДР) (разбаланс моста) будет пропорционален изменению сопротивления нити:
Н = N„(l+b ) (— -)., (4) о где ш и п — некоторые числа; о
N — мощность, рассеиваемая при P = Ро ш!» о =
R,/R „
Если пренебречь потерями тепла через элементы крепления нити, то можно записать условия баланса тепловых потоков в виде
55
NT 1!у ю
Я = !э ° (5) 25
УК дц = 1; —,— = и;В.E (дР), (2) а где Uo- постоянное напряжение питания моста
В = К R (1+R /Б. )2 1
R< — сопротивление второго плеча моста, включеннОго последовательно с термосопротивлением.
Джоулево тепло, выделяемое на нити, равно о !+
N = N — — —— (3) э э )+b„F
rpe Ь, = Ко/(R +R );
N — -мощность, выделяемая на нити при P = P0.
Мощность, выделяемая нагретой ниВ тью в окружаюшнй ее воздух N, связана с остальными параметрами соотношением, Из соотношений (3 — 5) получим:
Е > P (1+ — -) ° (— -) = 1 (6)
bo Pî или
tn лР
Е= (1+- — -) — 1
Р
С учетом (2) окончательно имеем: дП(ЛР)=по В (1+ — ) "- 1 . (8)
При малых изменениях давления дР (— -- ((1) получаем линейную связь
Р между давлением и сигналом: U др! m дР— В
1 (9)
U II Po
Формулы (8-9) справедливы с достаТОЧНОЙ ТОЧНОСТЬЮ ДЛЯ IIPOHSBOJIhHbDI: конфигураций нити, . следовательно для всей системы, Преимущества предлагаемого манометрического преобразователя (по сравнению с известными) заключаются в следующем: появляется возможность использования конвективного манометра в условиях изменения угла наклона датчика вследствии устранения влияния наклона на показания манометра точность измерений увеличивается в вышеуказанных условиях эксплуатации в 30 раз.
Ф ормул а и з о б р е т е н и я
Манометрический преобразователь, содержащий теплопроводный корпус, держатели, жестко соединенные с корпусом, на которых закреплена металлическая нить, о т л и ч а ю щ и Йс я тем, что, с целью повышения точности измерений и стабильности показаний при изменении ориентации датчика, корпус снабжен четырьмя изолированными одна от . другой камерами, сообщающимися с атмосферой, причем металлическая нить разделена на четыре последовательно соединенные проводниками части, каждая из которых установлена в соответствующей камере под углом т = 42 о
46 к вертикали, при этом части нити попарно расположены во взаимно перпендикулярных вертикальных плоскостях, !
326923
1326923
1326923
0,8
Составитель Н.Вогданова
Техред.А. Кравчук Корректор C.Øåêìàð
Редактор А.Ревин
Тираж 776 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 3272/36
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
