RU1818559C - Capacitance pressure transducer - Google Patents

Capacitance pressure transducer

Info

Publication number
RU1818559C
RU1818559C SU4945482A RU1818559C RU 1818559 C RU1818559 C RU 1818559C SU 4945482 A SU4945482 A SU 4945482A RU 1818559 C RU1818559 C RU 1818559C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plate
cut
electrode
working
capacitor
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дисан Васильевич Лебедев
Петр Петрович Степанов
Галина Николаевна Разудалова
Original Assignee
Научно-исследовательский институт физических измерений
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-исследовательский институт физических измерений filed Critical Научно-исследовательский институт физических измерений
Priority to SU4945482 priority Critical patent/RU1818559C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1818559C publication Critical patent/RU1818559C/en

Links

Landscapes

  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

Использование: изобретение относитс  к области измерительной техники, в частности к емкостным датчикам давлени  и может быть использовано при измерении давлени  жидких и газообразных сред. Цель м увеличение чувствительности датчика давлени . Сущность изобретени : емкостный датчик давлени  содержит цилиндрический корпус 1, на котором выполнен срез 2 с расположенными на его недеформируемых участках электродом 3 рабочего конденсатора и электродом 4 опорного конденса- тора. Параллельно и вблизи среза расположена пластина 5, котора  имеет два П-образных выреза, образующих центральную часть, жестко соединенную с центром среза корпуса в точке 7 и подвешенной к ней на двух тореионах рамки, составл ющей периферийную часть пластины и разделенную перемычками 10 малой жесткости на две неравные части. На большей части, имеющей возможность перемещатьс , размещаетс  электрод рабочего конденсатора 12, а на меньшей части, скрепленной с недеформируемой частью среза корпуса, размещен электрод 14 опорного конденсатора. Пластина 5 со стороны опорного конденсатора жестко прикреплена к корпусу 1. 2 ил, /2 ° 5 ё 00 00 ел ел юUsage: the invention relates to the field of measurement technology, in particular to capacitive pressure sensors and can be used to measure the pressure of liquid and gaseous media. The goal is to increase the sensitivity of the pressure sensor. SUMMARY OF THE INVENTION: a capacitive pressure sensor comprises a cylindrical body 1, on which a slice 2 is made, with the working capacitor electrode 3 and the reference capacitor electrode 4 located on its non-deformable portions. In parallel and near the cut, there is a plate 5, which has two U-shaped cuts that form the central part, rigidly connected to the center of the cut of the body at point 7 and suspended from it on two tori of the frame, which makes up the peripheral part of the plate and separated by jumpers 10 of low stiffness by two unequal parts. An electrode of the working capacitor 12 is located on a large part that can be moved, and an electrode 14 of a reference capacitor is placed on a smaller part bonded to the non-deformable section of the housing slice. The plate 5 on the side of the reference capacitor is rigidly attached to the housing 1. 2 sludge, / 2 ° 5 00 00 00 eaten eaten

Description

Фиъ.1Fi.1

Изобретение относитс  к области измерительной техники, в частности, к емкостным датчикам давлени  жидких и газообразных сред и может быть использовано в различных отрасл х промышленности дл  измерени  давлени  непосредственно в трубопроводах.The invention relates to the field of measurement technology, in particular to capacitive pressure sensors for liquid and gaseous media and can be used in various industries for measuring pressure directly in pipelines.

Изобретение направлено на увеличение чувствительности емкостного датчика давлени .The invention is directed to increasing the sensitivity of a capacitive pressure sensor.

Согласно изобретению в емкостном датчике давлени , содержащим цилиндрический корпус в виде отрезка трубы со срезом вдоль оси симметрии, образующим утоньшение стенки трубы, и пластину, установленную с зазором относительно поверхности среза, пластина выполнена с двум  П-образными вырезами, образующими центральную часть пластины, х естко соединенную с центром среза трубы, и соединенную с ней периферийную часть в виде рамки, разделенной перемычками малой жесткости на две неравные части, на большей из которых размещен введенный электрод рабочего конденсатора, а на меньшей, скрепленной по контуру с недеформируемой частью среза трубы, размещен введенный электрод опорного конденсатора, при этом на недеформируемых участках среза трубы размещены введенные ответные изолированные электроды рабочего и опорного конденсаторов . При этом осуществл етс  функци  преобразовани  вида:According to the invention, in a capacitive pressure sensor containing a cylindrical body in the form of a pipe segment with a slice along the axis of symmetry forming a thinning of the pipe wall and a plate installed with a gap relative to the cut surface, the plate is made with two U-shaped cuts forming the central part of the plate, x firmly connected to the center of the pipe cut, and the peripheral part connected to it in the form of a frame divided by jumpers of low stiffness into two unequal parts, the larger of which is the inserted electrode the working capacitor, and on the smaller, connected along the circuit with the non-deformable part of the pipe cut, the introduced electrode of the reference capacitor is placed, while the non-deformable sections of the pipe cut are placed the input insulated response electrodes of the working and reference capacitors. In this case, a conversion function of the form:

,F K- vx, F K- vx

где К-конструктивный параметр;where is the K-constructive parameter;

Со - емкость опорного конденсатора;Co is the capacitance of the reference capacitor;

Сх - емкость рабочего конденсатора.Cx is the capacitance of the working capacitor.

Начальные значени  емкостей Со и Сх равны между собой,а затем при изменении положени  подвижной части мембраны емкость рабочего конденсатора остаетс  посто нной.The initial values of the capacitances Co and Cx are equal to each other, and then, when the position of the movable part of the membrane changes, the capacitance of the working capacitor remains constant.

Емкость опорного конденсатора определ етс  из выражени :The capacitance of the reference capacitor is determined from the expression:

Ј FOЈ fo

где Ј - диэлектрическа  проницаемость межэлектродной среды;where Ј is the dielectric constant of the interelectrode medium;

Fo - площадь электрода опорного конденсатора;Fo is the area of the electrode of the reference capacitor;

5о - толщина сло  диэлектрика между электродами опорного конденсатора.5 ° is the thickness of the dielectric layer between the electrodes of the reference capacitor.

Поскольку при воздействии давлени  центральна  часть пластины перемещаетс Since under the influence of pressure the central part of the plate moves

параллельно поверхности среза, то значение рабочей емкости определитс  из выражени parallel to the surface of the cut, the value of the working capacity is determined from the expression

с Сх with cx

Ох , OhOh oh

Ј ЕоЈ Yeo

где (Do - прогиб центра среза корпуса; . дх - начальный зазор рабочего конденсатора;where (Do is the deflection of the center of the cut of the housing;. dx is the initial clearance of the working capacitor;

ЕО - диэлектрическа  проницаемость воздуха.EO - dielectric constant of air.

ПриР0 Рхи д0 (5х функци  преобраFor P0, Px, q0 (5x conversion function

зовани  имеет видcall has the form

0)о0) about

F(1+i ir)F (1 + i ir)

и  вл етс  линейной относительно прогиба ш0, что повышает точность измерени .and is linear with respect to deflection w0, which improves the accuracy of the measurement.

Точность измерени  повышаетс  также и за. счет уменьшени  температурной составл ющей погрешности, так как при воздействии повышенной температуры зазоры между электродами опорного и рабочего конденсаторов будут мен тьс  одинаково.Measurement accuracy is also improved beyond. due to a decrease in the temperature component of the error, since under the influence of an elevated temperature, the gaps between the electrodes of the reference and working capacitors will change equally.

Значени  рабочей и опорной емкостей, повышаютс  также с увеличением диэлектрической проницаемости Ј и уменьшением толщины сло  диэлектрика д. Кроме того емкости можно увеличить за счет площади FX.O, т.к. конструкци  позвол ет цилиндрический корпус заменить корпусом в форме,- параллелепипеда.The values of the working and supporting capacities also increase with an increase in the dielectric constant Ј and a decrease in the thickness of the dielectric layer e. In addition, capacitances can be increased due to the area FX.O, since the design allows the cylindrical body to be replaced by a parallelepiped-shaped body.

Чувствительность S емкостного датчика давлени , определ ема  как отношение изменени  выходной величины к соответствующему изменению входной величины, равна:The sensitivity S of a capacitive pressure sensor, defined as the ratio of the change in the output quantity to the corresponding change in the input quantity, is equal to:

S S

1 d У Јо 5х  1 d U Јo 5x

55

00

и также повышаетс  с увеличением диэлектрической проницаемости Ј и уменьшением зазора д.and also increases with increasing dielectric constant Ј and decreasing the gap g.

На фиг.1 представлено поперечное сечение емкостного датчика давлени ; на. фиг.2 - то же, вид сверху.Fig. 1 is a cross-sectional view of a capacitive pressure sensor; on the. figure 2 is the same, a top view.

Емкостной датчик содержит цилиндрический корпус 1. на котором выполнен срез 2 с расположенными на его недеформируе- мых участках электродом 3 рабочего конденсатора и электродом 4 опорного конденсатора. Параллельно и вблизи среза расположена пластина 5, котора  имеет два П-образных выреза, образующих центральную часть пластины 6. жестко соединеннуюThe capacitive sensor contains a cylindrical body 1. on which a slice 2 is made with the working capacitor electrode 3 and the reference capacitor electrode 4 located on its non-deformable sections. In parallel and near the cut is a plate 5, which has two U-shaped cuts forming the central part of the plate 6. rigidly connected

с центром среза корпуса в точке 7 и подвешенной к ней на двух торсионах 8 рамки 9, составл ющей периферийную часть пластины и разделенную перемычками малой жесткости 1, на две неравные части. На большей части 11, имеющей возможность перемещатьс , размещаетс  электрод рабочего конденсатора 12, а на меньшей части 13, скрепленной с недеформируемой частью среза корпуса, размещен электрод 14 опорного конденсатора, пластина 5 со стороны опорного конденсатора жестко прикреплена также к корпусу 1 в точках 15. Емкостной датчик давлени  работает следующим образом. В полость датчика пода- етс  давление Р, под действием которого происходит деформаци  утоньшенной части среза корпуса, а так как центральна  часть пластины жестко св зана с центром среза, то и она будет перемещатьс , а вме- сте с ней и периферийна  часть пластины с рабочим электродом. Измен етс  рассто ние между электродами рабочего конденсатора , а также его емкость и, соответственно, выходной сигнал.with the center of the cut-off of the body at point 7 and the frame 9 suspended on it on two torsions 8, which makes up the peripheral part of the plate and separated by jumpers of low rigidity 1, into two unequal parts. The electrode 11 of the working capacitor 12 is located on the greater part 11, which is able to move, and the electrode 14 of the reference capacitor is placed on the smaller part 13, fastened to the non-deformable part of the cut of the body, the plate 5 from the side of the reference capacitor is also rigidly attached to the body 1 at points 15. A capacitive pressure sensor operates as follows. The pressure P is applied to the sensor cavity, under the influence of which the thinned part of the cut of the body deforms, and since the central part of the plate is rigidly connected to the center of the cut, it will also move, and together with it the peripheral part of the plate with the working electrode. The distance between the electrodes of the working capacitor varies, as well as its capacitance and, accordingly, the output signal.

Claims (1)

Формула изобретени The claims Емкостный датчик давлени , содержащий цилиндрический корпус в виде отрезка трубы со срезом вдоль оси симметрии, образующим утоньшение стенкч трубы, и пластину, установленную с зазором относительно поверхности среза, отличающий- с   тем, что, с целью увеличени  чувствительности , в нем пластина выполнена с двум  П-обраэными вырезами, образующими центральную часть пластины, жестко соединенную с центром среза трубы, и соединенную с ней периферийную часть в виде рамки, разделенной перемычками малой жесткости на две неравные части, на большей из которой размещен введенный электрод рабочего конденсатора, а на меньшей; скрепленной по контуру с недеформируё- мой частью среза трубы, размещен введенный электрод опорного конденсатора, при этом на недеформируемых участках среза трубы размещены введенные ответные изо-. лированные электроды рабочего и опорного конденсаторов.A capacitive pressure sensor containing a cylindrical body in the form of a pipe segment with a slice along the axis of symmetry, forming a thinning of the pipe wall, and a plate installed with a gap relative to the surface of the cut, characterized in that, in order to increase the sensitivity, the plate is made with two U-shaped cutouts forming the central part of the plate, rigidly connected to the center of the pipe cut, and the peripheral part connected to it in the form of a frame, divided by jumpers of low rigidity into two unequal parts, into more the first of which the introduced electrode of the working capacitor is located, and on the smaller; fastened along the contour with the non-deformable part of the pipe cut, the introduced electrode of the reference capacitor is placed, while the non-deformable sections of the pipe cut contain the input iso-responses. lined electrodes of the working and reference capacitors. Фиг.2Figure 2
SU4945482 1991-06-14 1991-06-14 Capacitance pressure transducer RU1818559C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4945482 RU1818559C (en) 1991-06-14 1991-06-14 Capacitance pressure transducer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4945482 RU1818559C (en) 1991-06-14 1991-06-14 Capacitance pressure transducer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1818559C true RU1818559C (en) 1993-05-30

Family

ID=21579288

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4945482 RU1818559C (en) 1991-06-14 1991-06-14 Capacitance pressure transducer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1818559C (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР N2823913,ioi.G01L9/12,1981. Осадчйй Е,П. Проектирование датчиков дл измерени механических величин. М.: Машиностроение, 1979. с.345-346. Авторское свидетельство CCCf3 № 1045024, кл. G 01 L 9/12, 1983. За вка FR № 2616543, кл.Q 01 L 9/12, 1988. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SU593674A3 (en) Pressure pickup
US4295376A (en) Force responsive transducer
US4432238A (en) Capacitive pressure transducer
US6205861B1 (en) Transducer having temperature compensation
US5233875A (en) Stable capacitive pressure transducer system
US2999386A (en) High precision diaphragm type instruments
JP2597042B2 (en) Differential pressure measuring device
US4433580A (en) Pressure transducer
JP2001033332A (en) Relative pressure sensor
RU1818559C (en) Capacitance pressure transducer
EP0775303B1 (en) Very high pressure gauge with plate shaped Bourdon element
US6425291B1 (en) Relative-pressure sensor having a gas-filled bellows
RU1812461C (en) Capacitance-type pressure pickup
SU1760415A1 (en) Pressure transducer
SU1719942A1 (en) Pressure pickup
RU1793286C (en) Capacitive pressure transducer
SU1675703A1 (en) Capacitive pressure transducer
SU1076785A1 (en) Capacitive pressure pickup
SU1755074A1 (en) Apparatus for metering pressure
SU1622788A1 (en) Pressure transducer
RU2010198C1 (en) Capacitive transducer of pressure difference
SU1732201A1 (en) Capacitive pressure sensor and method of manufacturing the same
SU1642287A1 (en) Pressure transducer
SU1744539A1 (en) Capacitive pressure transducer
SU1765734A1 (en) Capacitive pressure sensor