SU1721454A1 - Method of measuring pressure with the aid of a capacitive sensor - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике, а именно к способам измерени  давлени  емкостным датчиком. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений за счет снижени  температурной погрешности. Мембрану 4 устанавливаютс  относительно электрода 1 с посто нным начальным зазором до. который перед измерением провер ют. Дл  этого создаетс  противодавление и мембрана 4 садитс  на упор 5. По выходному сигналу датчика провер ют посто нство зазора 50. Если он изменилс , то. перемеща  электрод 1, добиваютс  величины выходного сигнала, равного первоначальному, сн тому во врем  калибровки. 2 ил.The invention relates to a measurement technique, in particular to methods for measuring pressure by a capacitive sensor. The aim of the invention is to improve the measurement accuracy by reducing the temperature error. The membrane 4 is mounted relative to the electrode 1 with a constant initial gap of up to. which is checked before measurement. To this end, a back pressure is created and the membrane 4 is placed on the support 5. On the output signal of the sensor, the constancy of the gap 50 is checked. If it has changed, then. moving the electrode 1, an output equal to the original value taken during calibration is obtained. 2 Il.

Description

Фиг. 1FIG. one

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике и может найти применение в приборах дл  измерени  индикаторного давлени  в цилиндрах двигателей внутреннего сгорани .The invention relates to a measuring and measuring technique and can be used in devices for measuring indicator pressure in the cylinders of internal combustion engines.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений за счет снижени  температурной погрешности.The aim of the invention is to improve the measurement accuracy by reducing the temperature error.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу измерени  давлени  емкостным датчиком путем измерени  электрической емкости между подвижной мембраной датчика давлени , воспринимающей с одной стороны давление измер емой среды, и электродом, расположенным с другой стороны, включающем предварительную регулировку датчика, во врем  градуировки датчика ограничивают перемещение мембраны в сторону измер емой среды, создают на мембране со стороны электрода противодавление, измер ют полученную минимальную электрическую емкость, а в процессе эксплуатации датчика перед измерением давлени  аналогичным образом контролируют величину минимальной емкости и в случае ее несоответстви  первоначальной восстанавливают ее значение путем перемещени  электрода.This goal is achieved in that according to the method of measuring pressure by a capacitive sensor, measuring the electrical capacitance between the moving membrane of the pressure sensor, which perceives the pressure of the medium being measured on one side, and the electrode located on the other side, including the sensor pre-adjustment, limits the movement during sensor calibration. membranes in the direction of the measured medium, create a back pressure on the membrane from the electrode side, measure the resulting minimum electrical capacitance And during operation of the sensor before pressure measurement similarly control the magnitude of minimum capacity and in case of mismatch restore its original value by moving electrode.

Сущность изобретени  заключаетс  в том, что при посадке мембраны на упор достигаетс  первоначальный зазор 60. Поэтому Cmin К / до и, поддержива  посто-  нным значение Cmin, автоматически выдерживаетс  посто нным зазор 50, что обеспечивает компенсацию температурной погрешности.The essence of the invention is that when the membrane is seated on a stop, an initial gap of 60 is reached. Therefore, Cmin C / d and, maintaining a constant Cmin, automatically maintains a constant 50, which compensates for the temperature error.

Сравнение за вл емых технических решений показывает, что за вл емый способ отличаетс  от известного тем, что рабочую температуру датчика компенсируют путем установлени  посто нного зазора между подвижной мембраной и электродом. Это позволило установить соответствие признаков критерию новизна.A comparison of the proposed technical solutions shows that the proposed method differs from the known one in that the operating temperature of the sensor is compensated for by setting a constant gap between the moving membrane and the electrode. This allowed to establish the compliance of signs with the novelty criterion.

На фиг, t изображен датчик индикаторного давлени , разрез; на фиг. 2 - графики изменени  индикаторного давлени .FIG. T shows an indicator pressure gauge, section view; in fig. 2 - graphs of change in indicator pressure.

Датчик состоит из электрода 1, соединенного с корпусом 2 через диэлектрическую втулку 3. Во втулке 3 выполнена резьба, в которую ввернут электрод. Подвижна  мембрана 4 лежит на упоре 5 сThe sensor consists of an electrode 1 connected to the housing 2 through a dielectric sleeve 3. In the sleeve 3 there is a thread in which the electrode is screwed. The movable membrane 4 lies on the support 5 with

отверсти ми 6 дл  подвода давлени . В полость 7 подводитс  необходимое давление. Датчик работает следующим образои. Под действием давлени  Р, превышающим установленное в полости 7 давление РО, мембрана отклон етс  в сторону электрода 1, зазор 5 уменьшаетс , емкость возрастает . При изменении давлени  Р менее Ро ; мембрана садитс  на упор 5,pressure ports 6. The necessary pressure is supplied to the cavity 7. The sensor works as follows. Under the action of pressure P exceeding the pressure PO established in cavity 7, the membrane is deflected towards electrode 1, the gap 5 decreases, the capacitance increases. When pressure changes P less than Po; the membrane sits on the support 5,

при этбм зазор и емкость остаютс  посто нными (фиг. 2). В этот момент измер етс  Cmin, и по ее значению электрод передвигаетс  к мембране, если Cmin уменьшилось, либо от мембраны, если Cmin увеличилось.At this point, the gap and capacitance remain constant (Fig. 2). At this point, Cmin is measured, and by its value the electrode moves to the membrane, if Cmin has decreased, or from the membrane, if Cmin has increased.

Регулировка Cmin обеспечивает посто нный начальный зазор 50 между мембраной и электродом.The adjustment Cmin provides a constant initial gap 50 between the membrane and the electrode.

Экспериментальные исследовани  предлагаемого способа показывают, чтоExperimental studies of the proposed method show that

принципиально снижение погрешности датчика до 0,5%, что  вл етс  очень незначительной погрешностью дл  датчиков такого типа.In principle, the sensor error is reduced to 0.5%, which is a very small error for sensors of this type.

Предлагаемый способ позвол ет применить высоконадежный датчик емкостного типа дл  измерени  переменных давлений в широких интервалах температур, что принципиально делает возможным проведение посто нных измерений давлений и наThe proposed method allows the use of a highly reliable capacitive type sensor for measuring variable pressures in wide temperature ranges, which fundamentally makes it possible to perform constant pressure measurements on

этой базе построение управл ющих и диагностических систем дл  ДВС и р да других тепловых машин.to this base, the construction of control and diagnostic systems for internal combustion engines and a number of other heat engines.

Фор м у ла изобретени  Способ измерени  давлени  емкостнымFormula of the invention. Method of measuring pressure by capacitive

датчиком путем измерени  электрической емкости между подвижной мембраной датчика давлени , воспринимающей с одной стороны давление измер емой среды, и электродом, расположенным с другой стороны , включающий предварительную градуировку датчика, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, во врем  градуировки датчика ограничивают перемещение мембраны в сторону измер емойsensor by measuring the electrical capacitance between the movable membrane of the pressure sensor, which perceives the pressure of the medium being measured on one side, and the electrode located on the other side, which includes a preliminary calibration of the sensor, characterized in that, in order to improve the accuracy, the movement of the membrane is limited during sensor calibration towards measurable

среды, создают на мембране со стороны электрода противодавление, измер ют полученную минимальную электрическую емкость , а в процессе эксплуатации датчика перед измерением давлени  аналогичнымmedium, they create a back pressure on the membrane from the electrode side, measure the received minimum electrical capacitance, and during the operation of the sensor before measuring the pressure

образом контролируют величину минимальной емкости и в случае ее несоответстви  первоначальной восстанавливают ее значение путем перемещени  электрода.thus, the minimum capacitance value is controlled and in case of its inconsistency, its initial value is restored by moving the electrode.

Claims (1)

Фор му ла.изобретенияClaim Способ измерения давления емкостным датчиком путем измерения электрической емкости между подвижной мембраной датчика давления, воспринимающей с одной стороны давление измеряемой среды, и электродом, расположенным с другой стороны, включающий предварительную градуировку датчика, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, во время градуировки датчика ограничивают перемещение мембраны в сторону измеряемой среды, создают на мембране со стороны электрода противодавление, измеряют полученную минимальную электрическую емкость, а в процессе эксплуатации датчика перед измерением давления аналогичным образом контролируют величину минимальной емкости и в случае ее несоответствия первоначальной восстанавливают ее значение путем перемещения электрода.A method of measuring pressure by a capacitive sensor by measuring the electric capacitance between the movable membrane of the pressure sensor, which receives pressure from the medium to be measured on one side, and the electrode located on the other side, including preliminary calibration of the sensor, characterized in that, in order to improve accuracy, during the calibration of the sensor limit the movement of the membrane in the direction of the medium being measured, create a back pressure on the membrane from the side of the electrode, measure the obtained minimum electric capacitance, and During operation of the sensor before pressure measurement to likewise control the magnitude of the minimum capacitance in the case of its original reduced discrepancy of its value by moving electrode.