RU1781574C - Датчик разности давлений - Google Patents
Датчик разности давленийInfo
- Publication number
- RU1781574C RU1781574C SU904834779A SU4834779A RU1781574C RU 1781574 C RU1781574 C RU 1781574C SU 904834779 A SU904834779 A SU 904834779A SU 4834779 A SU4834779 A SU 4834779A RU 1781574 C RU1781574 C RU 1781574C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- console
- cantilever
- rigid partition
- transducer
- sensor
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Использование: в приборостроении и может быть использовано дл измерени перепада давлени или расхода жидкости и газа Сущность изобретени : в корпусе датчика размещена жестка перегородка, на двух сторонах которой расположены мембраны , выполненные из эластичного материала Под действием перепада давлени консоль, выполненна в жесткой перегород- ке,отклон етс , а на преобразователе перемещени в электрический сигнал, размещенном в пазе жесткой перегородки у свободного, конца консоли, по вл етс сигнал рассогласовани , величина которого вл етс мерой величины давлени . Преобразователь перемещени в электрический сигнал выполнен в виде вихретокового датчика . 3 ил.
Description
Изобретение относитс к приборостроению и может быть использовано при разработке высокочувствительных преоб- разоваТ&лей разности давлений, расходомеров жидкости и газа и т.п. приборов.
При диагностировании современных газотурбинных двигателей (ГТД) требуетс измер ть весьма малые перепады давлени 10-5С 0 Па в диапазоне частот 0-1000 Гц в услови х действи высокого статического давлени 10 МПа и более.
Известны преобразователи разности давлений, содержащие приемные мембраны и тензомодуль рычажно-мембранного типа. Разность давлений вызывает прогиб мембран, который посредством рычага деформирует чувствительные элементы гензо- модул . Электрический сигнал с тензомодул подаетс на электронный нормирующий усилитель.
Несмотр на то, что известные тензоп- реобразоеатели по точности и удовлетвор ют поставленным требовани м, им присущи следующие недостатки: смещение нул выходного сигнала, а иногда и изменение характеристики во времени; вли ние температуры на показани преобразовател , хот он и содержит элементы дл температурной компенсации,
Кроме того, они имеют большие габариты и вес, низкую надежность и высокую стоимость. Поставка отечественной промышленностью тензопреобразователей лимитируетс из-за дефицита полупроводниковых тензомодулей,
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату вл етс датчик разности давлений параметрического типа, содержащий корпус с двум подвод щими штуцерами, между которыми установлены преобразователь перемещени в электрический сигнал и жестка пере-- городка, по обеим сторонам которой разме- щены две мембраны, а также схема обработки сигналов.
Датчик представл ет собой преобразователь емкостного типа, на жесткой перегородке которого сформирован центральный электрод, а мембраны выполн ют функцию подвижных электродов. Благодар жесткой евлзи, соедин ющей центры мембраной их профилированию достигнуты высокие метрологические характеристики преобразовав тел .
Однако, к недостаткам датчика следует отнести узкий диапазон рабочих давлений, верхний предел которых составл ет не более 0,15 МПа. Расширение рабочего диапазона датчика требует увеличени толщины мембран, что св зано с потерей его чувствительности . Кроме того, известный датчик имеет дополнительные погрешности за счет нелинейности (0,3%). гистерезиса (0.5%) и
температуры (0,05% %
°С
Целью изобретени вл етс повышение чувствительности датчика к перепаду высоких статических давлений.
Цель достигаетс тем, что в датчике разности давлений, содержащем преобразователь перемещени в электрический сигнал, жесткую перегородку и мембраны, в нем преобразователь перемещени выполнен в виде вихретокового датчика, а в жесткой перегородке выполнен П-образный сквозной паз с образованием консоли, при этом вихретоковой датчик размещен в паз жесткой перегородки в зоне свободного торца консоли, а мембраны выполнены из эластичного материала и расположены на поверхност х жесткой перегородки, выполненной из металла, причем длина I консоли выбрана из соотношени
ъг
I
тк
где Е - модуль упругости материала жесткой перегородки;
b - ширина консоли;
h - толщина консоли;
mk - масса консоли;
Тг, - врем перепада давлени .
В известном датчике, в отличие от прототипа , в жесткой перегородке образована упруга консоль и паз, в котором установлен вмхретоковый преобразователь перемещени . Это позволило одной стороны повысить чувствитель преобразовател за счет использовани консольного эффекта , а с другой - расширить его рабочий диапазон благодар высокой механической прочности датчика,
- В полном объеме признаков приведенна совокупность не обнаружена в научно- технической и патентной литературе. Отдельные признаки изобретени известны в других совокупност х, где они про вл ют
различные свойства.
Известно консоль с линейным перемещением свободного конца, который нагружают сосредоточенной силой F. В предлагаемом устройстве консоль выполнена за одно целое с жесткой перегородкой и нагружаете. равномерно распределенным по ее площади давлением. Поскольку прогиб консоли пропорционален силе F - PS, где Р - измер емое давление, S - площадь
консоли, то чувствительность преобразовател можно существенно увеличить за счет использовани пл ощади S консоли. Отклонение свободного хоНца консоли из- мер етс с помощью вихретокового преобразовател перемещени м Такое решение позволило выполнить вихретоковый преобразователь плоским и установить его у конца консоли.в пазу жесткой перегородки. В насто щем устройстве помимо известных свойств, присущих рассматриваемым признакам, имеет место создание совокупности таких условий, которые привод т к возникновению у этих признаков новых свойств.
Так,-система, состо ща из консоли и вихретокового преобразовател перемещени , в отличие от прототипа свободна от таких недостатков,как вли ние гистерезиса, нелинейности и температуры Консоль имеет перемещение от долей микрона до одного миллиметра и выполн етс из высококачественных температуростойких материалов Перемещение конца консоли измер етс вихретоковым преобразователем , имеющим рабочий диапазон, превышающий диапазон перемещени консоли
В за вл емом преобразователе воспринимающие давление мембраны выполнены из эластичного материала. Основные
назначени мембран - изол ци приемных камер друг от друга. Поскольку измер етс разность давлений одного пор дка, то требовани к механической прочности мембран незначительны. Они воспринимают
лишь перепад давлений, а противодействующа сила, в отличие от известных устройств , создаетс самой консолью. Дл исключени возможности отхода мембран от консоли при измерении давлений ниже
атмосферного полость между ними может быть вакуумировзнэ
По сравнению с металлическими мембранами , воспринимающа поверхность которых лимитирована нелинейностью преобразовател , рабоча поверхность консоли может быть выбрана достаточно большой. Можно показать, что отклонение Д(5 конца консоли под действием измер емого перепада А Р давлени имеет вид:
Лв
Et3
(1)
где
- длина консоли,
t - толщина консоли;
Е - модуль упругости материала консоли .
Как видно из выражени (1), перемещение свободного конца консоли зависит от длины консоли в четвертой степени. Варьиру в небольших пределах длину консоли , можно в широких пределах регулировать перемещение ее свободного конца и получить соответственно высокую разрешающую способность преобразовател , Име набор одинаковых пластин, с выполненными в них консол ми разной длины, можно легко компоновать преобразователи на лю- ,бой р д измер емого давлени .
Следует отметить, что выбор длины консоли не беспределен. Максимально допустима длина консоли лимитируетс временем перепада давлени . При конструировании преобразовател необходимо вы- бмрать длину консоли, исход из выражени .
з
0,3
Е bh3rЈ
ГГ1к
где Е - модуль упругости материала жесткой перегородки;
b,h - ширина и толщина консоли;
mk - масса консоли;
тп врем перепада давлени .
На фиг. 1 изображена жестка перегородка с консолью, преобразователем перемещени и нормирующим усилителем; на фиг. 2 - поперечный разрез датчика, вид сбоку; на фиг. 3 - осциллограмма, иллюстрирующа работу преобразовател .
Датчик разности давлений содержит жесткую перегородку 1. в которой электроэрозионным или лазерным методом выреза- нз консоль 2. Зазор между консолью и перегородкой не более 400 микрон. В перегородке выполнен паз 3 в котором установлен вихрегоковый преобразователь 4 пере мещени Зазор между торц ми преобразовател перемещени и консоли составл ет 400 микрон Выход датчика соединен с блоком 5 фильтрации и нормирующим усилителем 6 На поверхность перегородки с двух сторон нанесены эластичные мембраны 7 и 8, выполненные из тонкой резины Перегородки 1, преобразователь Л перемещени и
мембраны 7.8 установлены между двух приемных камер 9 и 10 давлени . Приемные камеры снабжены выступами 11 и 12 дл ограничени хода консоли. Датчик в сборе крепитс винтами, проход щими через
сквозные отверсти 13 и 14.
Датчик работает следующим образом. При равенстве давлений PI и Р2 консоль находитс в нейтральном положении и на выходе нормирующего усилител сигнал
равен нулю. При перепаде давлени , когда , консоль отклон етс от положени равновеси пропорционально измер емому давлению Р. Отклонение консоли измер етс с помощью вихретокового
преобразовател , сигнал с которого после фильтрации поступает на вход нормирующего усилител 6. Благодар конструктивной разв зке торцов консоли и вихретокового преобразовател , датчик малочувствителен к изменению температуры. Вли ние последействи и гистерезиса в нем сведено к минимуму за счет выполнени перегородки из прецизионного сплава 70НХБМЮ, у которого физико-механические свойства стабильны до температуры 500°С. Разрешающа способность датчика составл ет 10 Па (см. фиг. 3).
Использование предлагаемого технического решени в народном хоз йстве страны позволит повысить точность и надежность средств диагностировани газотурбинных двигателей, энергетических установок, газонефтепроводов и т.п. оборудовани .
Claims (1)
- Формула изобретениДатчик разности давлений, содержащий корпус с двум подвод щими штуцерами , между которыми установлены преобразователь перемещени в электрический сигнал и жестка перегородка, по обеим сторонам которой размещены две мембраны, отличающийс тем, что, с целью повышени чувствительности, в нем преобразователь перемещени в электрический сигнал выполнен в виде вихретокового датчика, а в жесткой перегородке выполнен П-образный сквозной паз с образованием консоли, при этом вихретоковый датчик размещен в пазе жесткой перегород и в зоне свободного торца консоли, а мемб-где Е - модуль упругости материала жесткойрачы выполнены из эластичного материала иперегородки:расположены на поверхност х жесткой перегородки выполненной из металла, причем длина I консоли выбрана из соотношени 5b ширина консоли, h - толщина консоли: mk масса консоли: гп врем перепада давлени .,/IV Е b h3 ЈГПкb ширина консоли, h - толщина консоли: mk масса консоли: гп врем перепада давлени .... 2Ы Фиг .1ш ЙР тл«Т t: i,,чГ2 Ч-i- J { - -Л,jR$ f ,%}Ј; ; r&/;Ј .,. Лза x1 u.J Jfvjl S ,таГ Г л Уv(ViUj-w. П i л « .K w iJ «i t r с i j «r Ј v д i f-f v tvwt w:Г1, «. v з«- ч « TI TA v.gp ;i{I г SS ч j J&cWв- -ч.г - - ГртТО W- fbWldL; 4 $ rCfcf i jJiW + W MS r / - .it. V,, . -. -, ,т s-jj да, r.JlL.i jkSES SKsJSг J
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904834779A RU1781574C (ru) | 1990-06-05 | 1990-06-05 | Датчик разности давлений |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904834779A RU1781574C (ru) | 1990-06-05 | 1990-06-05 | Датчик разности давлений |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1781574C true RU1781574C (ru) | 1992-12-15 |
Family
ID=21518450
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904834779A RU1781574C (ru) | 1990-06-05 | 1990-06-05 | Датчик разности давлений |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU1781574C (ru) |
-
1990
- 1990-06-05 RU SU904834779A patent/RU1781574C/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Приборы и средства автоматизации. Каталог. Часть 1, 1.2, М.. Информприбор, 1988, с. 50-57. Контрольно-измерительна техника Экспресс-информаци 1989, №43, с. 12-19. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4381680A (en) | Mass flow meter | |
US8656785B1 (en) | Multi-diaphragm pressure sensors | |
US3289134A (en) | Gaged diaphragm pressure transducer | |
US3444736A (en) | Square root responsive pressure transducers | |
US3910106A (en) | Transducer | |
US4017819A (en) | Pressure transducer | |
RU1781574C (ru) | Датчик разности давлений | |
US3363456A (en) | Cantilever beam transducers | |
US2979955A (en) | Pressure responsive systems | |
Kalinkina et al. | Analysis and design of pressure sensors for micromechanical integrated pressure sensors | |
Jindal et al. | Novel MEMS piezoresistive sensor with hair-pin structure to enhance tensile and compressive sensitivity and correct non-linearity | |
KR900000657B1 (ko) | 원통형 비임의 힘 변환기 | |
US3427884A (en) | Differential pressure transducer | |
RU2014579C1 (ru) | Датчик силы | |
US3277720A (en) | Pressure sensor | |
US10775247B1 (en) | Capacitive shift-force sensor | |
SU777516A2 (ru) | Тензорезисторный преобразователь разности давлений | |
SU1352265A1 (ru) | Датчик давлени | |
SU534657A1 (ru) | Тензорезисторный датчик силы | |
SU459699A1 (ru) | Тензорезистивный преобразователь разности давлений | |
RU1796934C (ru) | Емкостный дифманометр | |
SU667838A1 (ru) | Датчик давлени | |
Mikhailov | Research and analysis of structures and technologies used in elastic elements of metal-film sensors of rocket and space technology | |
SU1425482A1 (ru) | Тензорезисторный датчик силы | |
SU1002855A1 (ru) | Механотронный динамометр |