RU1812461C - Емкостный датчик давлени - Google Patents

Abstract

Использование: датчик относитс  к измерительной технике и может быть использован при .измерении избыточного давлени  и разности давлений жидких и газообразных сред. Сущность изобретени : емкостный датчик давлени  содержит мембрану 1, закрепленный с зазором относительно мембраны диск 4, дополнительную мембрану, закрепленную с зазором на расположенном заподлицо с внешней поверхностью диска торце втулки 6, закрепленной на опорном основании 3 Мембраны 1, два емкостных преобразовател , каждый из которых выполнен в виде двух противолежащих электродов, причем электроды 7, 8 первого емкостного преобразовател  расположены на мембране и внутренней поверхности диска, а электроды 9, 10 второго преобразовател -на внешней поверхно.сти диска и внутренней поверхности дополнительной мембраны 5,выполненной с жестким центром 11 и с опорным основанием 12, герметично соединенным по периферии с гибким элементом 13, герметично скрепленным с гёрмоколодкой 14. Электроды второго емкостного преобразовател  могут быть выполнены в виде двух гальванически изолированных пар электродов одинаковой емкости. Кроме того, одна из пар электродов второго емкостного преобразовател  может быть выполнена в виде противолежащих колец, расположенных крнцентрично круглым электродам 15 другой пары. Положительный эффект: возможность измерени  избыточного давлени  и разности давлений. 3 з. п. ф-лы, 3 ил. ч (Л С

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности к емкостным датчикам давлени , предназначенным дл  использовани  в различных област х науки, техники и народного хоз йства.

Целью изобретени   вл етс  создание возможности измерени  избыточного давлени  и разности давлений.

На фиг. 1, 2 изображен емкостный датчик давлени ; на фиг. 3 - структурна  схема нормирующего устройства по формированию выходного сигнала.

Емкостной датчик давлени  содержит мембрану 1 с жестким центром 2 и опорным основанием 3, закрепленный с зазором относительно мембраны диск 4, дополнительную мембрану 5, закрепленную с зазором на расположенном заподлицо с внешней поверхностью диска торце втулки 6, закрепленной на опорном основании, два емкостных преобразовател , каждый из которых выполнен в виде двух противолежащих электродов. Электроды 7,8 первого емкостного преобразовател  расположены на мембране и внутренней поверхности диска. Электроды 9,10 второго емкостного преобразовател  расположёны на внешней поверхности диска и внутренней поверхности дополнительной мембраны, котора  выполнена с жестким центром 11 и опорным осйо00 К)

Ј

ванием 12, герметично соединенным по периферии с кольцевым гибким элементом 13, скрепленным с гермоколодкой 14, герметично соединенной противолежащим торцом с опорным основанием мембраны. Электроды второго емкостного преобразовател  выполнены в виде двух пар противолежащих электродов. Нафиг. 2 показаны вариант выполнени  электродов 15 и 16, размещенных на дополнительной мембране 5. Ответные электроды размещены на диске 4. В соответствий с п. 4 формулы, одна из пар электродов второго емкостного преобразовател  выполнена в виде противолежащих колец 16, расположенных концентрично круглым электродам 15 другой пары. Выводные проводники 17 (показаны условно), соедин ющие электроды с контактами гермоколодки, проход т через пары 18,.выполненные во втулке 6.

Емкостный датчик работает следующим образом. Под воздействием измер емого давлени  основна  мембрана 1, а следовательно , и ее жесткий центр 2 с одним из электродов 7 первого емкостного преобразовател  перемещаетс  в сторону другого электрода 8 этого преобразовател . Вследствие этого (емкость первого емкостного преобразовател  измен етс . При изменении температуры вследствие разности ТКЛР втулки б и мембраны 1 с диском 4, дополнительна  мембрана 5 перемещаетс  относительно диска 4. В результате этого емкость второго емкостного преобразовател  измен етс  8 зависимости от температуры . В случае воздействи  на дополнительную мембрану 5 атмосферного давлени  (в случае измерени  избыточного давлени ) или второго измер емого давлени  (в случае измерени  разности давлений) дополнительна  мембрана 5, а следовательно , и ее жесткий центр 11с вторым электродом 10 (или электродами 15, 16) второго емкостного преобразовател  измен ет свое положение относительно первого электрода 9 второго емкостного преобразовател . В результате этого емкость второго емкостного преобразовател  однозначно св зана с величиной атмосферного давлени  (в случае измерени  избыточного давлени ) или с величиной второго измер емого давлени  (в случае измерени  разности давлений). Значени  емкостей первого и второго емкостных преобразователей подаютс  на нормирующее устройство (см. фиг. 3) которое формирует выходной сигнал, завис щий от разности давлений, воздействующих на основную и дополнительную мембрану с учетом температуры. Выполнение дополнительной мембраны 5с

опорным основанием 12, герметично соединены по периферии через гибкий элемент 13 с гермоколодкой 14, герметично соединенной противолежащим торцом сонорным основанием 3 мембраны 1, позвол ет обеспечить модул цию емкости второго емкостного преобразовател  атмосферным давлением или вторым измер емым давлением , причем герметичное соединение элементов конструкции исключает вредное воздействие окружающей среды или второго измер емого давлени  на межэлектродные зазоры преобразователей. Применение гибкого элемента 13 с малой жесткостью

позвол ет устранить вли ние элементов конструкции на величину емкости второго емкостного преобразовател , т.к., ели св зь опорного основани  с гермоколодкой была бы жесткой, то деформаци  колодки и других элементов (механические, температурные ) искажали бы значени  емкости второго ёмкостного преобразовател , а следовательно , искажали величину измер емого из: быточного давлени  или разности

давлений. Выполнение жесткого центра 11 на дополнительной мембране 5 в области размещени  электродов обеспечивает плр- скопараллельное перемещение электрода 10(или электродов 15 и 16, размещенных на

дополнительной мембране), а, следовательно , обеспечивает более точное измерение избыточного давлени  или разности давлений . Выполнение электродов второго емкостного преобразовател  в виде двух

гальванически изолированных пар электродов одинаковой емкости обеспечивает ли- нейную зависимость выходного сигнала нормирующего устройства от разности измер емых давлений. Выполнение одной из

пар электродов второго емкостного преобразовател  в виде противолежащих колец, расположенных концентрично круглым электродам другой пары, устран ет неидентичность характера изменени  емкостей

этих электродов вследствие возможных неточностей изготовлени , привод щих к непараллельности электродов.

Технико-экономическим преимуществом за вл емого решени   вл етс  возможность измерени  избыточного давлени  или разности давлений за счет модул ции величины межэлектродного зазора второго емкостного преобразовател  атмосферным давлением или вторым измер емым давлением .

Кроме того, преимуществом за вл емой конструкции  вл етс  также то, что измерение избыточного давлени  и разности давлений достигаетс  без применени  различных штоковых систем, внос щих дополнительные погрешности, особенно при воздействии температуры. Преимуществом за вл емой конструкции  вл етс  также то, что измерение избыточного давлени  и разности давлений может осуществл тьс  с ми- нимальнойдоработкой существующих нормирующих устройств.

Кроме того, преимуществом за вл емой конструкций  вл етс  то, что измерение избыточного давлени  или разности давлений проводитс  с одновременным учетом температуры.

Claims (4)

1. Формула изобретени  1. Емкостный датчик давлени , содержащий первую мембрану с жестким цент- ром и опорным основанием, закрепленный с зазором относительно мембраны диск, первый емкостный преобразователь, выполненный в виде двух противолежащих электродов, расположенных соответствен- но на мембране и на внутренней поверхности диска, и гермовводы, отличающий - с   тем, что, с целью обеспечени  возможности измерени  избыточного давлени  и разности давлений, он снабжен дополни- тельной мембраной с опорным основанием, кольцевым гибким элементом, корпусным кольцом, втулкой и вторым емкостным преобразователем в виде двух дополнительных противолежащих электродов, при этом диск с помощью втулки закреплен на опорном

   основании первой мембраны, втулка расположена своим торцом заподлицо с внешней поверхностью диска и на ней с зазором относительно диска закреплена своим основанием дополнительна  мембрана, герметично соединенна  по периферии с кольцевым гибким элементом, который герметично прикреплен к торцу корпусного кольца, герметично установленного на опорном основании первой мембраны, при этом гермовводы вмонтированы в корпусное кольцо, а дополнительные электроды расположены соответственно на внешней поверхности диска и внутренней поверхности дополнительной мембраны.
2. 2. Датчик по п. отличающийс  тем, что в нем на дополнительной мембране, в области размещени  дополнительного электрода выполнен жесткий центр.
3. 3. Датчик по пп. 1 и2,отл ичающийс  тем, что в нем дополнительные электроды второго емкостного преобразовател  выполнены в виде двух гальванически изолированных пар электродов одинаковой емкости.
4. 4. Датчик по пп. 1-3, отл ича ющий- с   тем, что в нем одна из пар дополнительных электродов второго емкостного преобразовател  выполнена в виде противолежащих колец, расположенных концентрично круглым электродам другой пары.

   ь-г. ±

   Фиг.З