Устройство для дистанционного измерения давления

пи 546807

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз СаеетскихСокиалистическиХ

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06.11.75 (21) 2190401/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.02.77. Бюллетень № 6

Дата опубликования описания 03.03.77 (51) М. Кл,"- G 01L 27/00

Государственный комитат

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 531.787(088.8) (72) Авторы изобретения

H. С. Карягин и Ю. В. Костромин (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

Изооретсние относится к области измерительной техники, а более конкретно, к устройствам для дистанционного измерения давления, перемещения, силы и других механических величин с импедансным датчиком, содержащим дифференциально включенные катушки, образующие рабочие плечи датчика.

Известны устройства, содержащие импедансный датчик с дифференциально включенными катушками (комплексными сопротивлениями) и вторичный преобразователь, соединенный с датчиком соединительным кабелем (1).

Для повышения точности измерения известное устройство (датчик — соединительный кабель — вторичный преобразователь) после комплектации из cocTBBHbix частей должно градуироваться — проходить т. н. «сквозную градуировку», в результате которой устанавливается функциональная зависимость

U=F (Ð), где P — давление (перемещение и т. д.);

U — выходной сигнал.

Эта градуировка осуществляется путем воздействия на датчик эталонными давлениями

i p, Рь Р,... P и измерения соответствующих выходных сигналов Uo, U<, U ... U„c последующим построением градуировочнои характеристики.

При изменении комплектации устройства (при замене датчика, соединительного кабеля илп вторичного преобразователя) «сквозная градуировка» должна быть проведена вновь.

Однако практически очень часто «сквозную градуировку» таки« устройств бывает невозможно осуществить, так как во многи«случаях датчик давления устанавливается на испытываемый объект при его сборке, а при испытаниях объекта датчик невозможно снять с ооъекта для проведения «сквозной градуировки» системы измерения.

В этик случая«вместо «сквозной градуировки» проводят калибровку. При калибровке в измерительную цепь на в«од вторичного преобразователя включают калпбрующий элемент, комплексное сопротивлен ie которого равно измененшо начального козшлексного

20 сопротивления датчика при воздействии на него контрольного давления Р, и измеряют соответствующий ему вы«одной сигнал U„.. Ilu полученным значениям Р„- и U, находят градуировочную характеристику (2) . Степень ее

25 приолиженпя к действительнои градуировочной характеристике зависит от точности определения значений Р„., U от однозначности и зависимости друг от друга при изменениях комплектации устройства, от изменения места з0 включения калпбрующего элемента, от нели546807 нейности градуировочной характеристики устройства, Недостатком известных устройств является то, что при их калибровке в измерительную цепь вводится отдельный калибрующий элемент, параметры которого предварительно сог 1;IcuaaIII I с градуировочной характеристикой д!1тчпк!1. 1-1алпчпе отдельного калибрующего элемента и необходимость его индивидуально10 СОГ. 1!IСОВаН1!Я С Дат>11!КО >! > СЛО>КНЯ10Т ПЗГОтовленпе датчика и калпбрующего элемента п пх совместную настройку в процессе изготовления и усложняют пх эксплуатацию. Точность измерения при этом существенно зависит от места включения калибрующего элемента в измерительную цепь из-за влияния распределенных параметров соединительного кабеля между датчиком и вторичным преобразователем.

Для упрощения и повышения точности измерения в предлагаемое устройство между не соединенными между собой концами катушек датчика и соединительным кабелем введен коммутатор с двумя контактными группами, нормально замкнутые контакты которых соединены с не соединенными между собой концами катушек, а нормально разомкнутый контакт каждой из этих групп соединен с нормально замкнутым контактом другой группы, прп этом комплексные сопротивления катушек выбраны пз условия

2(го — Z,î) -= !(к — >-IZ0(P») > где Z!p, Z20 — начальные значения комплексных сопротивлений катушек, образующих первое и второе плечи датчика при отсутствии давления на датчике;

Л !(Рк), ЛА(Рк) — изменения комплексных сопротивлений катушек первого и второго плеч датчика при воздействии на датчик контрольного давления, равного P„;.

Это условие вытекает пз очевидных соотношений

+го — !о + >(к) >0 го + 1 г(к) > предполагающих равенство плеч датчика после перемены мест включения катушек ZIp и Лг, и при воздействии на датчик давления Р, изменяющего комплексные сопротивления катушек

Z1p и Zap на величины ЬЛ1(Р) и 4Z2(P,). При этом знак изменений комплексных сопротивлений AZI(Рк) и Ыг(Р„) учитывается через направление соответствующего вектора.

На чертеже схематически изображена структурная схема предлагаемого устройства, которое состоит пз датчика 1, соединительного кабеля 2, вторичного преобразователя 3 и

KoAIi»I TBTop3 4> вкл1оче IHQI o между gl2T IIIIco>XI и соединительным кабелем. Коммутатор имеет две контактные группы, нормально замкнутые контакты которых соединены с не соедпненными между собой концами катушек, а нормально разомкнутый контакт каждой группы соединен с нормально замкнутым контактом другой группы. Датчик, входящий в состав предлагаемого устройства, настраивается прп изготовлении так, чтобы выполнялось условие

ЬХ,(Рк) — Ь,(Р ) = 2(Z Z ).

1О 11рсдлагаемое измерительное устройство комплектуется из составных частей в местах применения, например на стендах для испытания различного типа объектов. Коммутатор

4 применяется для калибровки измерительного устройства в тех случаях, когда бывает невозможно провести «сквозную градуировку».

Устройство работает следующим образом.

При калибровке устройства коммутатор 4 меняет месгами катушки ZIp u Z p Прп этом нарушается балансировка входной цепи, например, входного моста в случае мостовой схемы включения катушек датчика и создается соответствующий сигнал на выходе калибруемого устройства. Этот сигнал используется в качестве калибрующего сигнала. Прп выполнении ранее названного условия этот сигнал равен контрольному сигналу U>!, создаваемому при воздействии на датчик контрольным давлением. Полученные в результате калибровки значения U„, Р„используются прп обработке первичной измерительной информации так же, как 1! в известных устройствах.

Формула изобретения

Устройство для дистанционного измерения давления, содержащее импедансный датчик с катушками, соединенными дифференциально, вторичный преобразователь и соединительный кабель, отличающееся тем, что, с целью упрощения калибровки и повышения точности !

> измерения, между не соединенными между собой концами катушек датчика и соединительным кабелем введен коммутатор с двумя контактными группами, нормально замкнутые

5!) контакты которых соединены с не соединенными между собой концами катушек, а нормально разомкнутый контакт каждой группы соединен с нормально замкнутым контактом другой группы, при этом комплексные сопротивления катушек датчика выбраны из условия:

2(Лго — Z î) =- ЬЛ,(Рк — ЬЛг(Рк) > где Л!0, Zgp — начальные значения комплексных сопротивлений катушек, образующих первое и второе плечи датчика прп отсутI>p ствии давления на датчике;

А 1(к) AZz(P„) — изменения комплексных сопротивлений катушек первого и второго плеч датчика прп воздействии на датчик кон-!

15 трольным давлением, равным Р„. 546807 во вни. контроля

Сос f313IITE It О. Сафонов

Техред Л. Галахова

1»едактор И. Шейкин

Корректор А. Галахова

Заказ 244 8 Изд. М 205 Тираж 1054 Подписное

Ц1-1ИИПИ Государственного комитета Совета Министров ССС!> по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-З5, Раушская нао., д. 4 5

Типография, ир. Сапунова, 2

Источники информации, принятые мание прп экспертизе.

1. Д. И. Лгейкин и др. «Датчики и регулирования», 1965, М., с. 120, 6

2. Л. В. Кантор, Аппаратура и методы измерения ирп испытаниях ракет», Оборонгиз, 1963, с. 360 (прототип).