Устройство для измерения давления

«i>781637

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОИ:КОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлемо 050678 (21) 2625822/18-10 с присоединением заявки ИУ (23) Приоритет

Опубликовано 231180. Бюллетень Йо 43

Дата опубликования описания 23.1180 (5 )М. К,.з

G 01 L 11/00

ГосударстаенныЯ комитет

СССР но делам изобретеннЯ и открмтнЯ (53) УДК 531.787 (088.8) (72) Авторы изобретемия

В.И. Лобан и В.С, Моисейченко (71) Заяамтель

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М.И. Калинина (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к устройствам для измерения давления.

Известны устройства для измерения давления, содержащие преобразователи давления, в которых для увеличения пределов измерения используют встречное включение упругих элементов преобра Зов ателя 1 .

Однако такие устройства характе" ризуются низкой точностью измерений.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для.измерения давления,содержащее преобразователь давления, упругий элемент которого связан жестко с катушкой магнитоэлектрического силового компенсатора, преобраэова» тель перемещения катушки s электрический сигнал и измерительный блок, включающий усилитель, корректирующую цепь, модулятор электрического сигнала преобразователя перемещений и коммутатор тока катушки компенсатора P).

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства, на фиг. 2етруктуркая схема, на фиг. 3 - вре3g менная диаграмма., Недостатком этого устройства является уменьшение точности измерения давления нз-за наличия статической ошибки.

Цель изобретенкя - повьйаение точности измерения давления.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения давления, содержащее преобразователь давления, упругий элемент которого жестко связан с катушкой магнитоэлектрического силового кампеисатора, О преобразователь перемещения катушки в электрический сигнал и измерительный блок, включающий модулятор электрического сигнала преобразователя перемещения и коммутатор тока катушки компеисатора, введены последоваIэ тельно соединенные делитель напряжения, двухканальный коммутатор, реверсивный интегратор, ключ выборки к аналоговое запоминающее устройство, причем выход .модулятора подключен к

2© управляющим входам коналутаторов не.посредственно и через Oîðìÿðîâàтель импульсов к ключу выборки, а выход запоминающего устройства под.:ключен к коммутатору тоха катушки .ковепенсатора.

781637

Устройство для измерения давления содержит магнитную систему с постоянным магнитом 1 и магнитопроводой 2. В зазоре магнитной системы расположена катушка 3 силовой компенсации, которая соединена с упругим ( элементом 4 выполненным, например в виде сильфона.

Дно катушки 3 и поверхность магнитопровода 2 служат обкладками емкостного преобразователя 5 перемещения о катушки 3. Измеряемое давление Р> во внутренней полости сильфона преобразуется через эффективную площадь S сильфона в силу F = P --S, х которая в течение времени с = (/2

» (фиг. 2) вызывает перемещение AS za- тушки 3. Перемещение A о преобразуется в электрическое напряжение емкостным преобраз рателем 5 перемещения в электрический сигнал A Uz, который через делитель б напряжения с коэффи- щ циентом передачи К и коммутатор 7 поступает на вход реверсивного интегратора 8. Выходное напряжение реверсивного интегратора 8 UK через ключ

9 выборки поступает на вход аналогового запоминающего устройства 10 и запоминается в нем в момент прихода импульса выборки, Выходной ток l через коммутатор 11 подается в катушку

3 силовой компенсации и создает компенсирующее усилие F< = L B ° l - -где Ç()

L о х длина витков катушки 3, В - магнитная индукция в зазоре. управление коммутаторами 7 и 11 осуществляется синхронно от модулятора 12, а управление ключом 9 выборки формирователем 35

13 импульсов, вход которого подключен . к выходу модулятора 12.

Временная диаграмма работы преобразователя показана на фиг. 3. В начальный момент tt, на вход датчика подаетоя давление Р, которое преобразуется в электрическое напряжение

Ь0х» P„ SK<, так как коммутатор 11 разомкнут и электромагнитное усилие

Гк = О. Коммутируемый делитель 7 имеет- в это время коэфФициент пер дачи 45

К6 = 1. На неинверсный вход интегратора 8 поступает напряжение AUK„ =

Рх S-к, к6.

Напряжение AUХ„ интегрируется в течение времени t< интегратором 8, и выходное напряжение его UK х» линейно растет (фиг. 3).

Но йстечении времени t» =772 выходное напряжение модулятора 12 открывает коммутатор 11 и создает выход преобразователя 5 перемещения с инвертирующим входом 8 интегратора. Некоторое начальное напряжение аналогового запоминающего устройства (АЗУ) преобразуется обратным преобразователем 60 в усилие Гк. В течение времени

Т

t » = — к преобразователю 5 силовой компенсации приложено усилие F -F х к ° которое преобразуется в напряжение

Ь0х (F„-F<)К . Напряжение AVg ин-. 65 тегрируется в течение времени t т е

g ф ° ° 0+ »» 2

1 ( и х цр (" к 1 линейно падая о» 4» (фиг. 3) .

Но истечении времени с с модуля2 тора 12 кратковременный: импульс выборки сформированный формирователем

13 импульсов открывает ключ 9 и в

АЗУ 10 фиксируется выходное напряжение интегратора U в момент времени й2 и хранится в течение всего следующего такта Т = + t> Модуляция осуществляется непрерывно в результате чего на выходе АЗУ устанавливается некоторое постбянное найряжение

U „(Та„ 1К), пропорциональное входному усилию Г„ (давление Рх). Таким образом, в двух тактах осуществляются преобразования, описываемые следующим уравнением

1 к 5 кб » (х к 5 2

Из этого уравнения при t„ =t и Учитывая, что Г, p .lz = бВО 1„, найдем

» выражение для чувствительности преобразования давления S = (K/Ð

» Р, Х

S †- -, независящее ни от постоянной интегратора Rl, ни от преобразователя К .

Таким образом, введение в прямую цепь преобразования интегратора с реверсированием интегрирования и с

АЗУ, запоминающим состояние интегратора в конце каждого цикла модуляции, позволяет построить астатическую сис.тему уравновешивания,в которой отсутствуют погрешности чувствительности прямой цепи преобразования: преобразователя силовой некомпенсации интегратора, АЗУ, а также погрешность нуля АЗУ, что позволяет испольэовать простейшие схемы последних и построить электрическую схему на стандартных интегральных схемах, повысить таким образом надежность и технологичность преобразователя.

Таким образом, устройство для измерения давления характеризуется бо- . лее высокой точностью эа счет отсут-, ствия погрешностей чувствительности прямого канала преобразования, а наиболее простая и технологичная электрическая схема позволяет снизить затраты на изготовление и настройку..

Формула изобретения

Устройство для измерения давления, содержащее преобразователь давления, упругий элемент которого жестко связан с катушкой магннтозлектрического силового компенсатора, преобразователь перемещения катушки в электри781637 ческий сигнал и измерительный. блок модулятором электрического сигнала преобразователя перемещения и коммутатором тока катушки компенсатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения давления, в него введены формирователь импульсов, последовательно соединенные делитель напряжения, двухканальный коммутатор, реверсивный интегратор, ключ выборки и аналоговое запоминающее устройство, причем выход модулятора подключен к управляющим входам коммутаторов непосред,ственно и через формирователь импульсов к ключу выборки, а выход запоминающего устройства подключен к коммутатору тока катушки компенсатора.

5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. "Компенсационный цифровой датчик давления". Экспресс-информация.

"Контрольно-измерительная техника", 1967, 642, реф. 293.

2. Новицкий G.Â. Электрические измерения неэлейтрических величин.Л.

"Энергия" 1975, с. 481-484 (прототип).

781637

Составитель А, Зражевский

Редактор Л. Кеви Техред М.Табакович Корректор Е. Паап

Заказ 8116/44 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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