FI60932C - TRYCKMAETARE GRUNDANDE SIG PAO ANVAENDNING AV ANEROIDDOSA - Google Patents

Description

Ι·Α&Γ·Ί ΓβΙ KUULUTUSjULKAISU , η Q -, 0 lJ 1" UTLÄGG N I NOSSKM FT 609 3 2 mmfcrCf C Patentti myönnetty 13 04 1932Ι · Α & Γ · Ί ΓβΙ ADVERTISING PUBLICATION, η Q -, 0 lJ 1 "UTLÄGG N I NOSSKM FT 609 3 2 mmfcrCf C Patent granted 13 04 1932

Patent meddelat V " ^ (S1) Kv.ik.3/int.ci.3 G 01 L 9/12 SUOMI—Fl N LAND (21) P»t*nttlh»k*mu* — Ptttnttnsekning TÖ 3077 (22) Hakamltpilvl — Anattknin|tdag 10.10.78 ' ' (23) AlkupUvt — Glttlghaudag 10.10.78 (41) Tullut luikituksi — Bllvlt offtntllj 11.0l+ . 80Patent Meddelat V "^ (S1) Kv.ik.3 / int.ci.3 G 01 L 9/12 FINLAND — Fl N LAND (21) P» t * nttlh »k * mu * - Ptttnttnsekning TÖ 3077 (22) Hakamltpilvl - Anattknin | tdag 10.10.78 '' (23) AlkupUvt - Glttlghaudag 10.10.78 (41) Tullut kiikikuksi - Bllvlt offtntllj 11.0l +.

Patentti· ia rekisterihallitus .... .... , ......... .Patent and Registration Board .... ...., ..........

_ ^ ^ ^ , (44) Nthttvlktlpsnon j» kuuUjulktltun pvm. —_ ^ ^ ^, (44) Date of publication on the date of publication. -

Petent* oeh registerstyrelsen Aniökin utlifd oeh utl.skriften publicerad 31.12.8l (32)(33)(31) Pyydstty «tuoiksut— Btjird prloritet (71) Vaisala Oy, 001+20 Helsinki 1+2, Suomi-Finland (FI) (72) Jouko Jalava, Vantaa, Jouko Pesonen, Helsinki,Petent * oeh registerstyrelsen Aniökin utlifd oeh utl.skriften publicerad 31.12.8l (32) (33) (31) Pyydstty «Tuoiksut— Btjird prloritet (71) Vaisala Oy, 001 + 20 Helsinki 1 + 2, Suomi-Finland (FI) ( 72) Jouko Jalava, Vantaa, Jouko Pesonen, Helsinki,

Jorma Ponkala, Vantaa, Suomi-Finland(FI) (7U) Forssen & Salomaa Oy (5l+) Painemittari, joka perustuu aneroidirasian käyttöön -Tryckmätare grundaiide sig pä användning av aneroiddosaJorma Ponkala, Vantaa, Finland-Finland (FI) (7U) Forssen & Salomaa Oy (5l +) Pressure gauge based on the use of an aneroid box -Tryckmätare grundaiide sig pä användning av aneroiddosa

Keksinnön kohteena on painemittari, joka perustuu johtavaa materiaalia, kuten metallia tai vastaavaa olevan aneroidirasian käyttöön, etenkin radiosondeja varten, jossa mittarissa aneroidirasian vastakkaisten kalvojen keskinäinen siirtymä muutetaan kapasitiiviseksi, mitattavaan paineeseen verrannolliseksi suureeksi, ja jonka aneroidirasian sisään on sijoitettu ainakin kaksi vastakkaista kondensaat-torilevyä, joiden välille paineeseen verrannollinen kapasitanssi tai kapasitanssit muodostuvat.The invention relates to a pressure gauge based on the use of an aneroid box of a conductive material such as metal or the like, in particular for radiosondes, in which the mutual displacement of opposite membranes of the aneroid box is converted to a capacitive between which a capacitance or capacitances proportional to the pressure are formed.

On ennestään tunnettua käyttää aneroidirasiaa painemittarina siten, että aneroidirasian toinen kalvo on kiinnitetty mittalaitteen runkoon ja toinen kalvo liikkuvaan kondensaattorilevyyn, jonka vastassa on kiinteä kondensaattorilevy. Tällä tavoin voidaan aneroidirasian kalvojen siirtymät muuttaa kondensaattorilevyjen siirtymiksi ja tätä kautta kapasitiiviseksi signaaliksi, joka on mitattavan paineen mittana. Tällaisia painemittareita käytetään etenkin radiosondeissa.It is already known to use an aneroid box as a pressure gauge such that one membrane of the aneroid box is attached to the body of the measuring device and the other membrane to a movable capacitor plate opposite which is a fixed capacitor plate. In this way, the displacements of the membranes of the aneroid box can be converted into displacements of the capacitor plates and thus into a capacitive signal, which is a measure of the pressure to be measured. Such pressure gauges are used especially in radiosondes.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan aikaisempia rakenteita yksinkertaisempi ja mekaanisesti stabiilimpi ja halvempi vastaava painemittarirakenne, jossa on entistä vähemmän osia.The object of the invention is to provide a corresponding pressure gauge structure with even fewer parts, which is simpler and mechanically more stable and cheaper than previous structures.

2 609322 60932

Lisäksi on tarkoituksena aikaansaada sellainen painemittari, jossa voidaan eliminoida ilman kosteuden ja paineen vaikutus mittakondensaattorin ilmavälin dielek-trisyysvakioon. Ennestään tunnetuissa painemittareissa tämä vaikutus on aiheuttanut epälineaarisuutta ja mittausvirheitä. Lisäksi tarkoituksena on saada aikaan sellainen rakenne, josta rakenteesta itsestään johtuvat lämpötilariippuvuudet ovat helpommin hallittavissa kuin ennestään tunnetuissa rakenteissa.In addition, it is intended to provide a pressure gauge in which the effect of air humidity and pressure on the dielectric constant of the air gap of the measuring capacitor can be eliminated. In previously known pressure gauges, this effect has caused nonlinearity and measurement errors. In addition, it is an object to provide a structure from which the temperature dependences due to the structure itself are easier to control than in previously known structures.

Edellä ilmenneiden päämäärien saavuttamiseksi keksinnölle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että painemittariin kuuluu ainakin kaksi aneroidirasian kalvoista erillistä sellaista kondensaattorilevyä, jotka on kiinnitetty eristetyillä läpivienneillä aneroidirasian vastakkaisiin kalvoihin.In order to achieve the above objects, the invention is mainly characterized in that the pressure gauge comprises at least two capacitor plates separate from the membranes of the aneroid box, which are fastened to the opposite membranes of the aneroid box by insulated bushings.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen kuvioissa esitettyyn keksinnön erääseen sovellutusesimerkkiin, johon keksintöä ei kuitenkaan ole mitenkään rajoitettu.The invention will now be described in detail with reference to an embodiment of the invention shown in the figures of the accompanying drawing, to which, however, the invention is in no way limited.

Kuvio 1 esittää päältäpäin nähtynä keksinnön mukaista painemittaria.Figure 1 shows a top view of a pressure gauge according to the invention.

Kuvio 2 esittää altapäin nähtynä keksinnön mukaista painemittaria.Figure 2 shows a bottom view of a pressure gauge according to the invention.

Kuvio 3 esittää leikkausta II-II kuviossa 1.Figure 3 shows section II-II in Figure 1.

Keksinnön mukainen kuviossa esitetty paineanturi perustuu aneroidirasian 13 käyttöön. Tämä aneroidirasia 13 on sinänsä tavanomaista rakennetta ja se muodostuu kahdesta jousikalvosta 23 ja 24, jotka ovat reunaosistaan 22 liitetty painetii-viisti toisiinsa. Jousikalvojen 23 ja 24 jousivakiot määräävät aneroidirasian 13 käyttäytymisen painemittarina.The pressure sensor according to the invention shown in the figure is based on the use of an aneroid box 13. This aneroid box 13 is in itself of conventional construction and consists of two spring films 23 and 24 which are pressure-tightly connected to each other at their edge parts 22. The spring constants of the spring diaphragms 23 and 24 determine the behavior of the aneroid box 13 as a pressure gauge.

Aneroidirasian 13 sisään jää tyhjötila 25 ja tähän tilaan on keksinnön mukaisesti järjestetty kondensaattorilevyt 14,15 ja 16, jotka sopivimmin ovat ympyränmuotoisia kiekkoja. Kondensaattorilevyt 14,15 ja 16 ovat kiinnitetyt esim. tyssö-hitsauksella läpivientitappeihin 17,12 ja 21. Mainituissa läpivienneissä on jousikalvoihin 23 ja 24 keskelle tehtyihin aukkoihin kiinnitetty holkit 10 ja 18 ja näiden sisälle eristeainelieriöt 11 ja 19, joiden kautta läpivientitapit 12,20 ja 21 kulkevat.Inside the aneroid box 13, a vacuum space 25 remains and in this space, according to the invention, capacitor plates 14, 15 and 16 are arranged, which are preferably circular discs. The capacitor plates 14, 15 and 16 are attached, e.g. by butt welding, to the bushings 17, 12 and 21. In said bushings, sleeves 10 and 18 are attached to the openings made in the middle of the spring films 23 and 24 and inside them insulator cylinders 11 and 19, through which the bushings 12,20 and 21 pass.

Edellä selviävällä tavalla kondensaattorilevy 15 on kiinteä läpivientitapin 12 välityksellä jousikalvoon 23 nähden ja kondensaattorilevyt 14 ja 16 ovat kiinteitä läpivientitappien 20 ja 21 välityksellä jousikalvoon 24 nähden.As will be apparent from the above, the capacitor plate 15 is fixed via the grommet 12 relative to the spring diaphragm 23 and the capacitor plates 14 and 16 are fixed to the spring diaphragm 24 via the grommet pins 20 and 21.

Claims (8)

1. Painemittari, joka perustuu johtavaa materiaalia, kuten metallia tai vastaavaa olevan aneroidirasian (13) käyttöön, etenkin radiosondeja varten, jossa mittarissa aneroidirasian (13) vastakkaisten kalvojen (23,24) keskinäinen siirtymä (d) muutetaan kapasitiiviseksi, mitattavaan paineeseen (p) verrannolliseksi suureeksi, ja jonka aneroidirasian (13) sisään (25) on sijoitettu ainakin kaksi vastakkaista kondensaattorilevyä (14,15,16), joiden välille paineeseen verrannollinen kapasitanssi tai kapasitanssit (0^,02) muodostuvat, tunnettu siitä, että pai-nemittariin kuuluu ainakin kaksi aneroidirasian (13) kalvoista (23,24) erillistä sellaista kondensaattorilevyä (14,15,16), jotka on kiinnitetty eristetyillä 4 60932 läpivienneillä (10,11,12;18,19,20,21) aneroidirasian (13) vastakkaisiin kalvoihin (23,24).A pressure gauge based on the use of an aneroid box (13) made of a conductive material such as metal or the like, in particular for radiosondes, in which the mutual displacement (d) of the opposite membranes (23, 24) of the aneroid box (13) is converted to capacitive pressure (p) in which at least two opposite capacitor plates (14, 15, 16) are placed inside the aneroid box (13), between which a capacitance or capacitances proportional to the pressure (0 ^, 02) are formed, characterized in that the pressure gauge comprises at least two capacitor plates (14,15,16) separate from the membranes (23,24) of the aneroid box (13) and fixed to the opposite ends of the aneroid box (13) by insulated 4 60932 bushings (10,11,12; 18,19,20,21) to the membranes (23,24). 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen painemittari, tunnettu siitä, että mainitut kaksi kondensaattorilevyä (15,16) on kiinnitetty eristetyillä läpivienneillä aneroidirasian (13) vastakkaisiin kalvoihin (23,24) niin, että paineen kasvaessa kondensaattorilevyt (15,16) lähenevät toisiaan ja paineeseen verrannollinen kapasitanssi (C^) kasvaa ja päinvastoin.Pressure gauge according to claim 1, characterized in that said two condenser plates (15, 16) are fastened to the opposite membranes (23, 24) of the aneroid box (13) by insulated bushings so that as the pressure increases the condenser plates (15, 16) approach each other and are proportional to the pressure. capacitance (C ^) increases and vice versa. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen painemittari, tunnettu siitä, että kaksi kondensaattorilevyä (14,15) on kytketty käänteisesti aneroidirasian (13) vastakkaisiin kalvoihin (23,24) niin, että paineen kasvaessa kondensaattorilevyt (14,15) etääntyvät toisistaan ja täten paineeseen verrannollinen kapasitanssi (C2) pienenee ja päinvastoin.Pressure gauge according to Claim 1, characterized in that the two capacitor plates (14, 15) are connected inversely to opposite membranes (23, 24) of the aneroid box (13) so that as the pressure increases the capacitor plates (14, 15) move away from each other and thus (C2) decreases and vice versa. 3 60932 Kondensaattorilevyjen 15 ja 16 välinen etäisyys d(p^) on riippuvainen aneroidi-rasiaan 13 vaikuttavaan paineeseen p^ nähden siten, että mitä suurempi paine p^ on, sitä pienempi on väli d(p^). Kondensaattorilevyjen 14 ja 15 välinen etäisyys d(p2? on riippuvainen aneroidirasiaan 13 vaikuttavaan paineeseen P2 nähden siten, että mitä pienempi paine P2 on, sitä pienempi on väli d(p2). Valitsemalla kondensaattorilevyjen 15 ja 16 säteet sopivasti ja sijoittamalla ne sopivalle etäisyydelle toisiinsa nähden voidaan vaikuttaa painemittarin herkkyyteen suurissa paineissa. Valitsemalla kondensaattorilevyn 14 säde sopivasti ja sijoittamalla se sopivalle etäisyydelle kondensaattorilevyyn 15 nähden, voidaan vaikuttaa painemittarin herkkyyteen pienissä paineissa. Mitattava kapasitanssi havaitaan läpivientitappien 12 ja 21 väliltä ja kapasitanssi C2 läpivientitappien 12 ja 20 väliltä kuten kuviosta 3 näkyy. Koska "kuumat" kondensaattorilevyt 14,15 ja 16 ovat suojassa aneroidirasian 13 sisällä, on rakenteen stabiilisuus ja mekaaninen kestävyys hyvä. Lisäksi muodostuu kondensaattoreiden "ilmavälit" d(p^) ja d(p2) aneroidirasian 13 sisään tyhjöön 25, minkä takia ilman kosteuden ja paineen vaikutus dielektrisyysvakioon eliminoituu. Myöskin haitalliset hajakapasitanssit läpivienneistä 10 ja 18 eliminoituvat, koska aneroidirasia 13 on maadoitettu. Seuraavassa esitetään patenttivaatimukset, joiden määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa keksinnön toteutuksen eri yksityiskohdat voivat vaihdella.3 60932 The distance d (p ^) between the capacitor plates 15 and 16 is dependent on the pressure p ^ acting on the aneroid box 13, so that the higher the pressure p ^, the smaller the distance d (p ^). The distance d (p2?) Between the capacitor plates 14 and 15 depends on the pressure P2 acting on the aneroid box 13, so that the lower the pressure P2, the smaller the distance d (p2). By appropriately selecting the radii of the capacitor plates 15 and 16 and placing them at a suitable distance By selecting the radius of the capacitor plate 14 appropriately and placing it at a suitable distance from the condenser plate 15, the sensitivity of the pressure gauge at low pressures can be affected. the "hot" capacitor plates 14, 15 and 16 are protected inside the aneroid box 13, the structure has good stability and mechanical resistance, and the "air gaps" d (p1) and d (p2) of the capacitors form inside the aneroid box 13 in the vacuum 25, causing air humidity and pressure v the effect on the dielectric constant is eliminated. Harmful stray capacitances from the bushings 10 and 18 are also eliminated because the aneroid box 13 is grounded. The following are claims within which, within the scope of the inventive idea, the various details of the implementation of the invention may vary. 4. Patenttivaatimuksen 1,2 tai 3 mukainen painemittari, tunnettu siitä, että painemittariin kuuluu kolme mainittua kondensaattorilevyä (14,15,16), joista keskimmäinen on kytketty toiseen (23) ja ulommaiset toiseen (24) aneroidirasian (13) kalvoon siten, että mittarista saadaan kaksi erillistä kapasitanssia joista toinen (C^) kasvaa paineen kasvaessa ja toinen (C2) pienenee paineen kasvaessa ja päinvastoin.Pressure gauge according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the pressure gauge comprises three said condenser plates (14, 15, 16), the middle of which is connected to the second (23) and the outer to the second (24) membrane of the aneroid box (13) such that two separate capacitances are obtained from the meter, one (C2) increasing as the pressure increases and the other (C2) decreasing as the pressure increases and vice versa. 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen painemittari, tunnettu siitä, että toisen ulomman kondensaattorilevyn (14) pinta-ala on huomattavasti pienempi kuin muiden kondensaattorilevyjen (15,16) pinta-ala tarkoituksena aikaansaada paine-mittari, jolla on hyvä herkkyys pienillä paineilla.Pressure gauge according to Claim 4, characterized in that the area of the second outer condenser plate (14) is considerably smaller than that of the other condenser plates (15, 16) in order to provide a pressure gauge with good sensitivity at low pressures. 6. Patenttivaatimuksen 1,2,3,4 tai 5 mukainen painemittari, tunnettu siitä, että aneroidirasia (13) on maadoitettu niin, etteivät hajakapasitanssit huononna mittaustarkkuutta.Pressure gauge according to Claim 1, 2, 3, 4 or 5, characterized in that the aneroid box (13) is earthed in such a way that the stray capacitances do not impair the measuring accuracy. 7. Patenttivaatimuksen 1,2,3,4,5 tai 6 mukainen painemittari, tunnettu siitä, että kondensaattorilevyt (14,15,16) ovat pääasiallisesti ympyrän muotoisia.Pressure gauge according to Claim 1, 2, 3, 4, 5 or 6, characterized in that the condenser plates (14, 15, 16) are substantially circular. 8. Patenttivaatimuksen 4,5,6 tai 7 mukainen painemittari, tunnettu siitä, että toinen ulompi (16) ja keskimmäinen (15) kondensaattorilevy ovat keskenään yhtäsuuria ja samankeskisiä ja sopivimmin keskeisesti sijoitettuja aneroidirasian (13) keskiakseliin nähden ja että toinen ulompi kondensaattorilevy (14) on kiinnitetty johtavalla tapilla läpivientiinsä (20) kahden kondensaattorilevyn (15,16) läpi tehtyjen aukkojen kautta. 5 60932Pressure gauge according to Claim 4,5,6 or 7, characterized in that the second outer (16) and middle (15) condenser plates are equal to each other and concentric and preferably centrally located with respect to the central axis of the aneroid box (13) and in that the second outer condenser plate (14) ) is fixed by a conductive pin to its bushing (20) through openings made in the two capacitor plates (15, 16). 5,60932