RU2725028C1 - Method of generating reference pressure in volume with working substance - Google Patents

Abstract

FIELD: physics.SUBSTANCE: invention relates to creation and maintenance of static pressure in hydraulic reservoir and can be used in metrological practice at automation of procedures of calibration and calibration of pressure measuring devices. Method of generating reference pressure in volume with working substance consists in that initially balancing static pressure in volume with working substance with measured static pressure of ambient medium, and in process of its change in pressure range from above-specified value its value is measured in process of reduction of pressure in volume with working substance, and at the moment of balancing created pressure level in volume with working substance with preset these values are fixed.EFFECT: improving accuracy of creation of reference pressure in volume with working substance at calibration of pressure measuring devices.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области создания и поддержания статического давления в гидравлической емкости и может быть использовано в метрологической практике при автоматизации процедур калибровки и поверки средств измерений давления.The invention relates to the field of creating and maintaining static pressure in a hydraulic reservoir and can be used in metrological practice to automate calibration and calibration of pressure measuring instruments.

Известен способ задания давления в контролируемом объеме по патенту RU №2495392, G01L 27/00, опубликованный 10.10.13 Бюл. №28, - [1], заключающийся в том, что с помощью схемы регулирования давления и трубопроводной магистрали задают «грубо» установленное значение давления в контролируемом объеме, затем периодически замеряют в нем давление и, при отклонении его величины от заданной, вычисляют количество сжатого газа, которое необходимо ввести в контролируемый объем или удалить из него, подают или удаляют необходимое количество газа с помощью схемы регулирования до достижения в контролируемом объеме давления, которое затем «прецизионно» поддерживают для того, чтобы обеспечить его в контролируемом объеме.A known method of setting pressure in a controlled volume according to patent RU No. 2495392, G01L 27/00, published on 10/10/13 Bull. No. 28, - [1], which consists in the fact that with the help of the pressure control circuit and the pipe line the “roughly” set pressure value in the controlled volume is set, then the pressure is periodically measured in it and, if its value deviates from the set value, the amount of compressed gas, which must be introduced into the controlled volume or removed from it, is supplied or removed with the necessary amount of gas using the control circuit until pressure is reached in the controlled volume, which is then "precisely" maintained in order to ensure it in the controlled volume.

К недостатку известного способа следует отнести сложность его реализации при регулировании величины давления в контролируемом объеме поскольку требует включения или выключения впускного или выпускного клапанов и клапанов элементов регулирования расхода схемы регулирования.The disadvantage of this method is the complexity of its implementation when regulating the pressure in a controlled volume because it requires turning on or off the inlet or outlet valves and valves of the flow control elements of the control circuit.

Известен способ создания опорного давления при измерении абсолютного давления газов упругим чувствительным элементом по патенту RU №504108, G01L 7/02, опубликованный 25.02.1976 Бюл. №7, - [2], заключающийся в том, что полость сравнения заполняют жидкостью с низким давлением упругости паров. Процесс заполнения полости сравнения упругого чувствительного элемента жидкостью ведут до полного вытеснения из нее воздуха при одинаковых давлениях, например, при атмосферных, в полости сравнения, и в рабочей полости, а отпайку полости сравнения ведут при давлении в рабочей полости, превышающем давление в полости сравнения, при этом определяют величину превышения давления. К недостаткам следует отнести:A known method of creating a reference pressure when measuring the absolute pressure of gases by an elastic sensitive element according to patent RU No. 504108, G01L 7/02, published on 02.25.1976 Bull. No. 7, - [2], which consists in the fact that the comparison cavity is filled with a liquid with a low vapor pressure. The process of filling the comparison cavity of the elastic sensitive element with liquid is carried out until the air is completely displaced from it at the same pressure, for example, at atmospheric, in the comparison cavity and in the working cavity, and the reference cavity is taped off at a pressure in the working cavity exceeding the pressure in the comparison cavity, while determining the magnitude of the excess pressure. The disadvantages include:

1) трудоемкость контроля статического давления, определяемого пределом измерения упругого чувствительного элемента и величиной столба жидкости в полости сравнения над упругим чувствительным элементом;1) the complexity of the control of static pressure, determined by the limit of measurement of the elastic sensitive element and the size of the liquid column in the comparison cavity over the elastic sensitive element;

2) отсутствие механизмов создания и контроля верхнего и нижнего значений опорного давления.2) the lack of mechanisms for creating and controlling the upper and lower values of the reference pressure.

Известен способ создания давления в объеме с рабочим веществом, реализованный в изобретении «Газовый задатчик давления» по патенту RU №2246101, G01L 27/00, опубликованный 10.02.2005 Бюл. №4, - [3], заключающийся в том, что задание малых давлений воздуха в вертикальной осесимметричной камере осуществляют регулятором нагрузки, выполненного в виде переменного электромагнита с подвижной частью, электрически соединенного с управляемым источником питания, и управляемым компрессором, при этом уравновешивают силы давления сжатого газа в камере с силой веса пластины нагрузочного элемента, формируя некоторый зазор, который принимают за базовый. Перемещение пневмоклапана приводит к изменению зазора, при этом меняя величину пневматического сопротивления управляют сбросом избыточного давления из камеры в окружающую среду, осуществляя тем самым регулирование с целью поддержания постоянного уровня зазора и предотвращая посредством регулятора давления возможное возникновение автоколебаний.A known method of creating pressure in a volume with a working substance, implemented in the invention "Gas pressure regulator" according to patent RU No. 2246101, G01L 27/00, published on 02.10.2005 Bull. No. 4, - [3], which consists in the fact that the task of low air pressures in a vertical axisymmetric chamber is carried out by a load regulator made in the form of an alternating electromagnet with a moving part, electrically connected to a controlled power source and a controlled compressor, while balancing the pressure forces compressed gas in the chamber with the force of the weight of the plate of the load element, forming a certain gap, which is taken as the base. Moving the pneumatic valve leads to a change in the gap, while changing the value of the pneumatic resistance, the overpressure is released from the chamber into the environment, thereby regulating in order to maintain a constant level of the gap and preventing the possible occurrence of self-oscillations by the pressure regulator.

К недостатку известного способа следует отнести увеличение трудоемкости работ, связанных с созданием опорного давления и расхода и их регулирование устройством подачи газа в камере.The disadvantage of this method is the increase in the complexity of the work associated with the creation of the reference pressure and flow rate and their regulation by the gas supply device in the chamber.

Наиболее близким решением, принятым за прототип, является способ, реализованный в изобретении «Установка для поверки автоматизированных средств измерений артериального давления и частоты пульса» по патенту RU №2210974, А61В 5/02, опубликованное 27.08.03 Бюл. №24, - [4], по которому пульсации давления с заданной частотой создают за счет колебаний стержня электромагнита об эластичное дно сосуда цилиндрической формы, при этом значения давления и его пульсаций регистрируют в сосуде цилиндрической формы рабочим эталоном давления и поверяемым сфигмоманометром, а затем сравнивают показания друг с другом.The closest solution adopted for the prototype is the method implemented in the invention "Installation for verification of automated measuring instruments for blood pressure and heart rate" according to patent RU No. 2210974, АВВ 5/02, published on 08.27.03 Bull. No. 24, - [4], according to which pressure pulsations with a given frequency are created due to oscillations of the electromagnet rod against the elastic bottom of a cylindrical vessel, while the pressure and its pulsations are recorded in a cylindrical vessel with a working pressure standard and a calibrated sphygmomanometer, and then compare testimony with each other.

Недостатком данного способа является невысокая точность создания опорного давления в объеме с рабочим веществом:The disadvantage of this method is the low accuracy of creating the reference pressure in the volume with the working substance:

- не учитывают компенсацию задаваемых параметров давления в объеме с жидкостью от внешних влияющих факторов (например, температуры, атмосферного давления и т.д.);- do not take into account the compensation of the set pressure parameters in the volume with the liquid from external influencing factors (for example, temperature, atmospheric pressure, etc.);

- отсутствуют механизмы точного поддержания давления в сосуде цилиндрической формы.- there are no mechanisms for accurately maintaining pressure in a cylindrical vessel.

Проблемой является низкая эффективность: трудоемкость создания опорного давления в объеме с рабочим веществом с заданной точностью; подверженность влиянию внешних факторов.The problem is low efficiency: the complexity of creating reference pressure in the volume with the working substance with a given accuracy; exposure to external factors.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении точности создания опорного давления в объеме с рабочим веществом при поверке средств измерений давления.The technical result, to which the claimed invention is directed, is to increase the accuracy of creating reference pressure in the volume with the working substance during calibration of pressure measuring instruments.

Технический результат достигается тем, что в способе создания опорного давления в объеме с рабочим веществом, по которому значение создаваемого давления в контролируемом объеме устанавливают и фиксируют заданное значение давления от источника, новым является то, что первоначально уравновешивают статическое давление в объеме с рабочим веществом с измеряемым статическим давлением внешней среды, а в процессе его изменения в диапазоне давлений от выше заданного, измеряют его значение в процессе снижения давления в объеме с рабочим веществом, и в момент уравновешивания созданного уровня давления в объеме с рабочим веществом с задаваемыми фиксируют эти значения.The technical result is achieved by the fact that in the method of creating a reference pressure in the volume with the working substance, according to which the value of the created pressure in the controlled volume is set and the set pressure value from the source is fixed, it is new that the static pressure in the volume is balanced with the working substance with the measured static pressure of the environment, and in the process of its change in the pressure range from above the specified one, its value is measured in the process of reducing the pressure in the volume with the working substance, and at the time of balancing the created pressure level in the volume with the working substance with settable values, these values are fixed.

Сущность предложенного способа реализована на примере структурно-функциональной схемы устройства для создания опорного давления в объеме с рабочим веществом и пояснена на фиг. 1:The essence of the proposed method is implemented on the example of a structural-functional diagram of a device for creating reference pressure in a volume with a working substance and is explained in FIG. 1:

1 - объем с рабочим веществом;1 - volume with a working substance;

2 - датчик и измеритель давления в объеме с рабочим веществом;2 - sensor and pressure meter in the volume with the working substance;

3 - датчик и измеритель внешнего статического давления;3 - sensor and meter of external static pressure;

4 - элемент создания давления в объеме с рабочим веществом;4 - an element of creating pressure in the volume with the working substance;

5 - шток;5 - stock;

6 - привод;6 - drive;

7 - генератор давления;7 - pressure generator;

8 - блок сравнения и управления;8 - block comparison and control;

9 - устройство сравнения.9 is a comparison device.

Первоначально измеряют внешнее статическое давление датчиком и измерителем 3 внешнего статического давления и сравнивают его показания с показаниями датчика и измерителем давления 2 в объеме с рабочим веществом 1. При отклонении их показаний друг от друга задают блоком сравнения и управления 8 такое значение усилия штока 5 задатчика статического давления на элемент создания давления 4, которое позволяет уравновесить их показания. На последующих этапах реализации способа такая компенсация дает возможность не учитывать показания датчика и измерителя 3 внешнего статического давления.Initially, the external static pressure is measured by a sensor and an external static pressure meter 3 and its readings are compared with the readings of the sensor and a pressure meter 2 in volume with the working medium 1. If the readings deviate from each other, this value of the rod 5 of the static adjuster is set by the comparison and control unit 8 pressure on the pressure generating element 4, which allows you to balance their readings. In the subsequent stages of the method, such compensation makes it possible not to take into account the readings of the sensor and meter 3 of external static pressure.

Усилием штока 5 на элемент создания давления 4 устанавливают номинальные опорные значения верхнего и нижнего давления во внутренней полости объема с рабочим веществом 1, которые затем регистрируют датчиком и измерителем давления 2. При отклонении установленных значений верхнего и нижнего давлений от заданных блоком управления и сравнения 8 усилием штока 5 на элемент создания давления 4 доводят опорные значения датчика и измерителя давления 2 в объеме с рабочим веществом 1 к заданным. Датчик и измеритель давления 2 в соответствии с реализованным принципом измерения преобразует измеряемое давление в электрический сигнал, поступающий в блок управления и сравнения 8 через устройство сравнения 9.The force of the rod 5 on the pressure generating element 4 sets the nominal reference values of the upper and lower pressure in the internal cavity of the volume with the working substance 1, which are then recorded by the sensor and pressure meter 2. When the set values of the upper and lower pressures deviate from those set by the control and comparison unit 8 by force rod 5 on the element of pressure 4 bring the reference values of the sensor and pressure meter 2 in the volume with the working substance 1 to the specified. The sensor and pressure meter 2 in accordance with the implemented measurement principle converts the measured pressure into an electrical signal supplied to the control and comparison unit 8 through the comparison device 9.

Нагнетают давление в объеме с рабочим веществом 1 выше заданного системой регулирования верхнего значения, а затем снижая его, измеряют сначала верхнее, а затем нижнее значения давления в объеме с рабочим веществом 1 и в момент их равенства с задаваемыми верхним и нижним давлением фиксируют их блоком сравнения и управления 8 через устройство сравнения 9.The pressure in the volume with the working substance 1 is pumped above the upper value set by the control system, and then lowering it, first the upper and then lower pressure values in the volume with the working substance 1 are measured and, at the moment of their equality with the set upper and lower pressure, are fixed by their comparison unit and control 8 through the comparison device 9.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить точность создания опорного давления в объеме с рабочим веществом за счет точного поддержания давления в объеме с рабочим веществом и компенсацией задаваемых параметров давления, обусловленных внешними влияющими факторами, что не достигается в прототипе, при этом данный способ может быть использован при автоматизации процедур поверки средств измерений давления.Thus, the proposed method allows to increase the accuracy of creating the reference pressure in the volume with the working substance due to the exact maintenance of the pressure in the volume with the working substance and compensation of the set pressure parameters due to external influencing factors, which is not achieved in the prototype, while this method can be used during automation of calibration procedures for pressure measuring instruments.

Claims (1)

Способ создания опорного давления в объеме с рабочим веществом, по которому значение создаваемого давления в контролируемом объеме устанавливают и фиксируют заданное значение давления от источника, отличающийся тем, что первоначально уравновешивают статическое давление в объеме с рабочим веществом с измеряемым статическим давлением внешней среды, а в процессе его изменения в диапазоне давлений от вышезаданного измеряют его значение в процессе снижения давления в объеме с рабочим веществом, и в момент уравновешивания созданного уровня давления в объеме с рабочим веществом с задаваемыми фиксируют эти значения.A method of creating a reference pressure in a volume with a working substance, according to which the pressure created in a controlled volume is established and fixed at a predetermined pressure value from a source, characterized in that the static pressure in the volume is balanced with the working substance with the measured static pressure of the external medium, and in the process its changes in the pressure range from the above measure its value in the process of reducing the pressure in the volume with the working substance, and at the time of balancing the created pressure level in the volume with the working substance with settable fix these values.

Images