RU30980U1 - Device for measuring pressure in a vessel - Google Patents

Description

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ В СОСУДЕDEVICE FOR MEASURING PRESSURE IN A VESSEL

Нолезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована для измерения давления в сосудах, например, внутри тепловыделяющих элементов ядерных реакторов.The useful model belongs to the field of measurement technology and can be used to measure pressure in vessels, for example, inside the fuel elements of nuclear reactors.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к полезной модели 51вляетх;я устройство для измерения давления в сосуде, содержащее чувствительный элемент в виде пластины, установленной внутри сосуда, источник возбуждения колебаний пластины, формирователь сигнала частоты и генератор, электрически соединенные между собой, и измеритель частоты колебаЕшй. Чувствительный элемент и источник возбз ждения его колебаний выполнены в виде единой конструкции: кварцевая пластина с нанесенными металлизированными электродами, при этом для обеспечения электрической связи электродов с генератором в сосуде выполнены диэлектрические гермовводы (В.В. Малов«Пьезорезонансные датчики, Москва.The closest set of essential features to the utility model 51 is; I am a device for measuring pressure in a vessel, containing a sensing element in the form of a plate mounted inside the vessel, a source of excitation of oscillations of the plate, a signal generator of frequency and a generator electrically interconnected, and a frequency meter of oscillation . The sensitive element and the source of excitation of its vibrations are made in the form of a single design: a quartz plate with deposited metallized electrodes, and dielectric pressure glands are made in order to ensure the electrodes are electrically connected to the vessel (V.V. Malov, “Piezoresonance sensors, Moscow.

Энергоатомиздат, 1989 г., с. 202).Energoatomizdat, 1989, p. 202).

Недостатком известной полезной модели является невозможность проведения измерений в условиях высоких индустриальных помех, а также сложность и ненадежность герметизации выводов проводов из внутренней полости сосуда, чтоA disadvantage of the known utility model is the impossibility of taking measurements under conditions of high industrial interference, as well as the complexity and unreliability of sealing the leads of the wires from the inner cavity of the vessel, which

20031066102003106610

IllllllllilltllililillllllllllllIllllllllilltllililillllllllllll

20031066102003106610

МПК GOIL 9/00 G21C 17/04IPC GOIL 9/00 G21C 17/04

может тривеоти к н ушению герметичности сосуда, в котором измеряется давление, что неприемлемо и опасно, например, нарушение герметичности тепловыделяющих элементов ядерного реактора из-за разрушения упомянутых элементов в условиях радиационного облучения.may be trivial to reduce the tightness of the vessel in which the pressure is measured, which is unacceptable and dangerous, for example, a violation of the tightness of the fuel elements of a nuclear reactor due to the destruction of these elements under radiation exposure.

Задачей настояш;ей полезной модели является создание простого и надежного устройства для Неконтактного измерения давления в герметичном оооуд,& в условиях высоких индустриальных помех.The real task is, to her useful model is to create a simple and reliable device for non-contact pressure measurement in a sealed loud, & in conditions of high industrial interference.

Техническим результатом настоящей полезной модели является применение в устройстве двух физически независимых (электромагнитного и акустического) способов измерения частоты механических колебаний, что позволяет проводить измерения в условиях высоких индустриальных помех, а также обеспечение бесконгактного измерения давления путем использования магнитного поля для считывания информации и исключения тем самым применения диэлектриков, гермовводов и других конструктивных элементов с пониженной надежностью, особенно в условиях радиационного облучения, что позволит осуществлять измерение давления, например, внутри тепловыделяющих элементов ядерного реактора.The technical result of this utility model is the use in the device of two physically independent (electromagnetic and acoustic) methods of measuring the frequency of mechanical vibrations, which allows measurements in conditions of high industrial noise, as well as providing non-contact pressure measurement by using a magnetic field to read information and thereby eliminate the use of dielectrics, pressure glands and other structural elements with reduced reliability, especially in conditions of insulating irradiation that allow for measurement of pressure, such as inside a nuclear reactor fuel elements.

Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство для измерения давления в сосуде, содержащем чувствительный элемент в виде пластины, установлеьшой внутри сосуда, источник возбз кдения колебаний пластины, формирователь сигнала частоты и генератор.The specified technical result is achieved by the fact that in a known device for measuring pressure in a vessel containing a sensing element in the form of a plate mounted inside the vessel, an excitation source of oscillations of the plate, a frequency signal driver and a generator.

электрически соединенные мезкду собой, и измеритель частоты колебаний,electrically connected to each other, and a vibration frequency meter,

введены элемент сравнения и нреобразователь механических колебаний в электрический сигнал, при этом преобразователь установлен на сосуде и соединен с входом элемента сравнения, выход которого подключен к измерителю частоты, а выход форМ5фователя соединен с другим входом элемента сравнения, причем пластина вьшолнена из магнитопроводящего материала, а источник возб }кдеш1я представляет собой электромагнит, расположенный снаружи сосуда на расстоянии, обеспечивающем возможность магнитного контакта с пластиной.a comparison element and a mechanical oscillator are introduced into an electrical signal, and the converter is mounted on the vessel and connected to the input of the comparison element, the output of which is connected to the frequency meter, and the output of the forM5 former is connected to the other input of the comparison element, the plate being made of magnetically conductive material, and the source excitation is a electromagnet located outside the vessel at a distance that allows magnetic contact with the plate.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где показано устройство для измерения давления в сосуде (принципиальная схема).The essence of the utility model is illustrated by the drawing, which shows a device for measuring pressure in a vessel (circuit diagram).

Устройство содержит устшювленный в сосуде 1 чувствительный элемент 2 в виде пластины, установленные снаружи сосуда 1 источник 3 возбуждения колебаний пластины, формирователь 4 сигнала частоты, элемент 5 сравнения, генератор 6 и измеритель 7 частоты колебаний и установленный на сосуде 1 преобразователь 8 механических колебаний в электрический сигнал, выполненный, например, в виде акустического датчика. Пластина 2 вьшолнена из магнитопроводящего материала, например, из стали ферритно-мартенситного класса. Источник 3 возбуждения колебаний представляет собой электромагнит, полюса которого обращены к пластине 2, при этом расстояние между полюсами электромагнита 3 и концами пластины 2 выбрано изThe device contains a sensing element 2 in the form of a plate, mounted in the vessel 1, mounted on the outside of the vessel 1, a source of oscillation excitation plate 3, a frequency signal driver 4, a comparison element 5, a generator 6 and a vibration frequency meter 7 and a mechanical vibration to electric converter 8 mounted on the vessel 1 a signal made, for example, in the form of an acoustic sensor. Plate 2 is made of magnetically conductive material, for example, of steel of a ferritic-martensitic class. The oscillation excitation source 3 is an electromagnet whose poles are facing the plate 2, while the distance between the poles of the electromagnet 3 and the ends of the plate 2 is selected from

условия магнитного контаЕста, т.е. образования магнитной цепи, обеспечивающей колебания пластины 2 на частоте ее механического резонанса В качестве измерителя 7 частоты колебаний может быть использован частотомер. Электромагнит 3 своими обмотками подключен к формирователю 4 сигнала частоты и к генератору б, которые электрич зки соединены между собой. Преобразователь 8 соединен с входом элемента 5 фавнения, выход которого подключен к измеригелю частоты 7, а выход форм1фователя 4 единен с входом элемента 5 сравнения.magnetic contact conditions the formation of a magnetic circuit that provides oscillations of the plate 2 at the frequency of its mechanical resonance. As a meter 7 of the oscillation frequency, a frequency meter can be used. The electromagnet 3 is connected by its windings to the frequency driver 4 and to the generator b, which are electrically connected to each other. The converter 8 is connected to the input of the fennel element 5, the output of which is connected to the frequency meter 7, and the output of the former 4 is single with the input of the comparison element 5.

Устройство работает следз ющим образом.The device operates as follows.

Для измерения давления в сосуде 1 электромагнитом 3 возбуждаются колебания пластины 2 на частоте её механического резонанса, например, подачей на обмотку электромагнита 3 электрического импульса или переменного натряжения от генератора 6. Возникшие колебания пластины 2 периодически изменяют магнитный поток электромагнита 3 за счет изменения расстояния от его полюса до подвижного торца пластины 2, что приводит к наведению переменной составляющей ЭДС в обмотке электромагнита 3, Частота переменной составляющей ЭДС, равная частоте колебаний пластины 2, выделяется форм1фователем 4 сигнала частоты и подается на вход элемента 5 фавнения. Акустический датчик 8 Г5)еобразует вибрации от колебаний пластины 2 в элевпрический сигнал, который подается также на элемент 5 фавнения. Электрический сигнал с форм1фователя 4 сигнала частоты вместе с полезным сигналом частоты колебаний пластины 2 содфжиг помехи, возникающие из-за электрическихTo measure the pressure in the vessel 1, the electromagnet 3 vibrates the plate 2 at the frequency of its mechanical resonance, for example, by applying an electric pulse or alternating voltage from the generator 6 to the winding of the electromagnet 3. The resulting oscillations of the plate 2 periodically change the magnetic flux of the electromagnet 3 by changing the distance from it pole to the movable end of the plate 2, which leads to the induction of the variable component of the EMF in the winding of the electromagnet 3, The frequency of the variable component of the EMF equal to the oscillation frequency plate 2, is allocated by the shaper 4 of the frequency signal and is fed to the input of the fanniness element 5. The acoustic sensor 8 G5) generates vibrations from vibrations of the plate 2 into an electric signal, which is also fed to the element 5 of the faun. The electrical signal from the former 1 of the frequency signal along with the useful signal of the oscillation frequency of the plate 2 contains interference caused by electrical

наводок на лшши связи. Электрический сигнал с акустического датчика 8, вместе с полезным сигналом частоты колебаний гшастиксы 2 содфжит сигналы акустических помех, возникающие из-за механических колебаний, передаваемых сосуду 1 от внешних источников. Электрические наводки и сигналы акустических помех между собой не корре.пир)лют, поско.пъку взаимно независимы по причине создания разными источниками. Полезные сигналы, созданные одним источником - пластиной 2, коррел1фуют меэвду собой (взаимно зависимы). Используя эту информацию, элемент 5 сравнения выделяет полезный сигнал и подавляет помехи. Выделенный полезный сигнал измеряется частотомером 7. При колебаниях пластины 2 в движение вовлекается некоторый объем окружающей газовой (жидкостной) среды, что оказывается эквивалентным утяжелению пластины 2 дополнительной осциллирующей с ней присоединенной массой, что г зиводит к зависимости резонансной частоты колебаний пластины 2 от плотности газа (жидкости), находящегося внутри сосуда 1, а следовательно, и от давления газа (жидкости).interference on the connection. The electrical signal from the acoustic sensor 8, together with the useful signal of the oscillation frequency of the gshastiks 2, contains acoustic noise signals arising from mechanical vibrations transmitted to the vessel 1 from external sources. Electrical interference and acoustic noise signals do not correlate with each other, because they are mutually independent due to the creation of different sources. Useful signals created by one source — plate 2 — correlate the meevda themselves (mutually dependent). Using this information, the comparison element 5 selects a useful signal and suppresses interference. The extracted useful signal is measured by the frequency counter 7. During oscillations of the plate 2, a certain volume of the surrounding gas (liquid) medium is involved in the movement, which is equivalent to the weighting of the plate 2 with an additional connected mass that oscillates with it, which leads to the dependence of the resonant frequency of oscillations of the plate 2 on the gas density ( fluid) located inside the vessel 1, and therefore, from the pressure of the gas (liquid).

Claims (2)

1. Устройство для измерения давления в сосуде, содержащее чувствительный элемент в виде пластины, установленной внутри сосуда, электрически соединенные между собой источник возбуждения колебаний пластины, формирователь сигнала частоты и генератор, и измеритель частоты колебаний, отличающееся тем, что в устройство введены элемент сравнения и преобразователь механических колебаний в электрический сигнал, при этом преобразователь установлен на сосуде и соединен с входом элемента сравнения, выход которого подключен к измерителю частоты, а выход формирователя соединен с другим входом элемента сравнения, причем пластина выполнена из магнитопроводящего материала, а источник возбуждения представляет собой электромагнит, расположенный снаружи сосуда на расстоянии, обеспечивающем возможность магнитного контакта с пластиной.1. A device for measuring pressure in a vessel, containing a sensing element in the form of a plate mounted inside the vessel, electrically interconnected a source of excitation of oscillations of the plate, a frequency signal generator and a generator, and an oscillation frequency meter, characterized in that a comparison element and a converter of mechanical vibrations into an electrical signal, wherein the converter is mounted on a vessel and connected to the input of the comparison element, the output of which is connected to a frequency meter, and the output of the shaper is connected to another input of the comparison element, the plate being made of magnetically conductive material, and the excitation source is an electromagnet located outside the vessel at a distance that allows magnetic contact with the plate. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что преобразователь выполнен в виде акустического датчика.2. The device according to claim 1, characterized in that the transducer is made in the form of an acoustic sensor.