DE3414896C2 - - Google Patents
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0072—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/12—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in capacitance, i.e. electric circuits therefor
- G01L9/125—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in capacitance, i.e. electric circuits therefor with temperature compensating means
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Verringerung
der Temperaturabhängigkeit eines kapazitiven
Einkammerdifferenzdrucksensors mit zwei Meßkondensatoren,
deren Kapazitätswerte sich mit dem zu erfassenden
Differenzdruck ändern, sowie mit einer Auswerteschaltung,
die aufgrund der Differenz der reziproken Kapazitätswerte
ein dem Differenzdruck entsprechendes Signal erzeugt.
Kapazitive Einkammerdifferenzdrucksensoren werden in Differenzdruckmeßgeräten
verwendet, mit deren Hilfe beispielsweise
der Durchfluß einer Flüssigkeit durch ein
Leitungsrohr meßbar ist.
Ein aus der GB-20 48 488 A bekannter Differenzdrucksensor
dieser Art mit einer Auswerteschaltung enthält eine
Oszillatorschaltung, welche die reziproken Kapazitätswerte
der Meßmembranen ermittelt, und ein Rechenglied, welches
aus den ermittelten reziproken Kapazitätswerten einen
weitgehend temperaturabhängigen Differenzdruck ermittelt.
Zur Kompensation der Temperaturfehler ist das Rechenglied
erforderlich.
In der älteren Patentanmeldung P 33 21 580 ist eine
Vorrichtung zur Verringerung temperaturabhängiger Meßfehler
in einem kapazitiven Einkammerdifferenzdrucksensor
beschrieben, der aus einem von zwei eleastischen Membranen
abgeschlossenen und mit einer inkompressiblen Flüssigkeit
gefüllten Hohlraum besteht. Die Membranen sind elektrisch
leitfähig und bilden mit je einer Schichtelektrode
Meßkondensatoren, deren Kapazitätswerte von dem auf die
elastischen Membranen einwirkenden und dadurch die
Membranen auslenkenden Differenzdruck abhängen. Da die
Dielektrizitätskonstante der Flüssigkeit und damit auch
die Kapazitätswerte der Meßkondensatoren temperaturabhängig
sind, ändern sich damit auch die vom Einkammerdifferenzdrucksensor
gelieferten Druckmeßwerte. Zur
Verringerung dieser Meßfehler kann aus der Summe der
reziproken Kapazitätswerte ein Temperatursignal abgeleitet
werden, dessen Wert der Temperatur des Einkammerdifferenzdrucksensors
entspricht. In einer Auswerteschaltung wird
der fehlerhafte Druckmeßwert durch das Temperatursignal
dividiert, wodurch die Temperaturdrift des Einkammerdifferenzdrucksensors
weitgehend kompensiert wird. Sowohl
zur Ermittlung des Temperatursignales als auch zur
Kompensation der Temperaturdrift sind analoge bzw.
digitale Rechenglieder erforderlich, die das bekannte
Differenzdruckmeßgerät erheblich verteuern.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine einfache
und preisgünstig herstellbare Vorrichtung zur Verringerung
der Temperaturabhängigkeit eines kapazitiven Einkammerdifferenzdrucksensors
zu schaffen.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung eingangs genannter
Art dadurch gelöst, daß jedem Meßkondensator je ein
nicht unter dem Einfluß des Differenzdruckes stehender
Korrekturkondensator parallel geschaltet ist, dessen
Kapazität C sich aus der Beziehung
ergibt, wobei sich A und B aus den Beziehungen
ergeben und C 11 bzw. C 12 die Kapazität des ersten
Meßkondensators bei einer ersten bzw. zweiten Temperatur
und
C 21 bzw. C 22 die Kapazität des zweiten Meßkondensators bei der ersten bzw. zweiten Temperatur bei einem vorgegebenen Differenzdruck bedeuten.
C 21 bzw. C 22 die Kapazität des zweiten Meßkondensators bei der ersten bzw. zweiten Temperatur bei einem vorgegebenen Differenzdruck bedeuten.
Hierbei sind zur Verringerung der temperaturabhängigen
Meßfehler lediglich zwei einfache Kondensatoren erforderlich,
deren Kapazitätswerte mit vier Kapazitätsmessungen
und geringem Rechenaufwand schnell bestimmbar sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden
anhand der Zeichnung beschrieben. Sie zeigt einen kapazitiven
Einkammerdifferenzdrucksensor mit Korrekturkondensatoren,
die zu den Meßkondensatoren parallel geschaltet
sind.
Der Einkammerdifferenzdrucksensor 1 besteht aus einem mit
einer Flüssigkeit gefüllten Hohlraum 2, der von elektrisch
leitfähigen, elastischen Membranen 3 und 4 abgeschlossen
ist. Die Membranen 3 und 4 bilden mit je einer weiteren
Schichtelektrode 5 und 6 Meßkondensatoren C 1 und C 2, denen
je ein Korrekturkondensator 7 bzw. 8 parallel geschaltet
ist.
In je einer Meßschaltung 9 bzw. 10 wird ein Meßsignal
erzeugt, dessen Wert der reziproken Kapazität der Parallelschaltung
aus Korrekturkondensator 7 bzw. 8 und Meßkondensator
C 1 bzw. C 2 entspricht. In einem Subtrahierglied
11 wird aus der Differenz der Meßsignale ein Drucksignal
erzeugt, dessen Wert dem zu erfassenden Differenzdruck
entspricht.
Wirkt in Richtung des Pfeiles 12 ein größerer Druck auf
die Membrane 3 als in Richtung des Pfeiles 13 auf die
Membrane 4, lenkt die Membrane 3 in Richtung des Pfeiles
12 aus und drückt Flüssigkeit in den Zwischenraum zwischen
der Elektrode 6 und der Membrane 4, so daß dadurch auch
die Membrane 4 in Richtung des Pfeiles 12 auslenkt.
Die Kapazität des Meßkondensators C 1 nimmt zu, und die
Kapazität des Meßkondensators C 2 nimmt ab. Somit nimmt der
Wert des in der Meßschaltung 9 erzeugten Meßsignales ab
und der Wert des in der Meßschaltung 10 erzeugten Meßsignales
nimmt zu.
Im Subtrahierglied 11 wird aus der Differenz der Meßsignale
ein Drucksignal erzeugt, dessen Betrag Auskunft über
die Differenz der in Richtung der Pfeile 12 und 13 auf die
Membranen 3 und 4 einwirkenden Drücke gibt und dessen
negatives Vorzeichen beispielsweise Auskunft darüber gibt,
daß auf die Membrane 3 ein größerer Druck einwirkt als auf
die Membrane 4.
Da sich die Dielektrizitätskonstante der Flüssigkeit im
Hohlraum 2 und damit auch die Kapazitätswerte der Meßkondensatoren
C 1 und C 2 mit der Flüssigkeitstemperatur verändern,
verändert sich auch der im Subtrahierglied 11 ermittelte
Differenzdruckmeßwert. Ohne die Korrekturkondensatoren
7 und 8 ergibt sich der Differenzdruck Δ P anhand
der Beziehung b × Δ P = 1/C 1-1/C 2,
wobei b der der Empfindlichkeit des Einkammerdifferenzdrucksensors 1 entsprechende Faktor ist, dessen Wert von der Temperatur der Flüssigkeit abhängt.
wobei b der der Empfindlichkeit des Einkammerdifferenzdrucksensors 1 entsprechende Faktor ist, dessen Wert von der Temperatur der Flüssigkeit abhängt.
Zur Verringerung der Temperaturabhängigkeit der Empfindlichkeit
des Einkammerdifferenzdrucksensors 1 ist den Meßkondensatoren
C 1 und C 2 je ein Korrekturkondensator 7
bzw. 8 mit derselben Kapazität C parallelgeschaltet, so
daß sich die Kennlinie des Einkammerdifferenzdrucksensors
1 nach der Beziehung b × Δ P = 1/C 1 + C) - 1/(C 2 + C) ergibt.
Diese Kennlinie ist nahezu temperaturabhängig, wenn sich
bei konstantem Differenzdruck für zwei verschiedene
Temperaturen derselbe Druckmeßwert b × Δ P ergibt. Anhand
der sich aus dieser Forderung ergebenden Beziehung
1/(C 11 + C) - 1/(C 21 + C) = 1/(C 12 + C) - (C 22 + C)
ist die Kapazität C der Korrekturkondensatoren 7 und 8
bestimmbar.
Hierbei bedeuten C 11 bzw. C 12 die Kapazität des ersten
Meßkondensators C 1 bei einer ersten bzw. bei einer zweiten
Temperatur und C 21 bzw. C 22 die Kapazität des zweiten
Meßkondensators C 2 bei der ersten bzw. zweiten Temperatur.
Hieraus ergibt sich für die Kapazität C die Beziehung
mit
Ein experimentell erprobter Einkammerdifferenzdrucksensor
1 enthält Meßkondensatoren, die bei einem konstanten
Differenzdruck von Δ P = 500 mbar folgende Werte haben:
C 11 = 181,49 pF
C 12 = 150,22 pF
C 21 = 338,41 pF
C 22 = 254,24 pF.
C 12 = 150,22 pF
C 21 = 338,41 pF
C 22 = 254,24 pF.
Die Empfindlichkeit dieses Einkammerdifferenzdrucksensors
ist weitgehend temperaturunabhängig, wenn den Meßkondensatoren
je ein Korrekturkondensator parallelgeschaltet
ist, dessen Kapazität 35,17 pF beträgt.
Claims (1)
- Vorrichtung zur Verringerung der Temperaturabhängigkeit eines kapazitiven Einkammerdifferenzdrucksensors mit zwei Meßkondensatoren, deren Kapazitätswerte sich mit dem zu erfassenden Differenzdruck ändern, sowie mit einer Auswerteschaltung, die aufgrund der Differenz der reziproken Kapazitätswerte ein dem Differenzdruck entsprechendes Signal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Meßkondensator (C 1, C 2) je ein nicht unter dem Einfluß des Differenzdruckes stehender Korrekturkondensator (7; 8) parallel geschaltet ist, dessen Kapazität C sich aus der Beziehung ergibt, wobei sich A und B aus den Beziehungen ergeben und C 11 bzw. C 12 die Kapazität des ersten Meßkondensators (C 1) bei einer ersten bzw. zweiten Temperatur und
C 21 bzw. C 22 die Kapazität des zweiten Meßkondensators (C 2) bei der ersten bzw. zweiten Temperatur bei einem vorgegebenen Differenzdruck bedeuten.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19843414896 DE3414896A1 (de) | 1984-04-19 | 1984-04-19 | Vorrichtung zur verringerung der temperaturabhaengigkeit eines kapazitiven einkammerdifferenzdrucksensors |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19843414896 DE3414896A1 (de) | 1984-04-19 | 1984-04-19 | Vorrichtung zur verringerung der temperaturabhaengigkeit eines kapazitiven einkammerdifferenzdrucksensors |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE3414896A1 DE3414896A1 (de) | 1985-10-24 |
DE3414896C2 true DE3414896C2 (de) | 1988-06-01 |
Family
ID=6234058
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19843414896 Granted DE3414896A1 (de) | 1984-04-19 | 1984-04-19 | Vorrichtung zur verringerung der temperaturabhaengigkeit eines kapazitiven einkammerdifferenzdrucksensors |
Country Status (1)
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-
1984
- 1984-04-19 DE DE19843414896 patent/DE3414896A1/de active Granted
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Also Published As
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Legal Events
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