RU2017101C1

RU2017101C1 - Pressure transducer

Info

Publication number: RU2017101C1
Authority: RU
Inventors: А.Ю. Саблин; Г.М. Кондратьева
Original assignee: Удмуртское отделение Фонда изобретательской деятельности
Priority date: 1991-09-30
Filing date: 1991-09-30
Publication date: 1994-07-30

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: the novelty of the device, using 1, exciting (2) and first (3) measuring windings and diaphragm 5 made of magnetic rubber, is introduction of second measuring winding 4 differentially connected to the first one, fabrication of casing 1 in the form of a tube section of non-magnetic material, arrangement of the exciting and measuring windings coaxially to the tube, successive location of the measuring windings in length of the tube, attachment of diaphragm 5 inside the tube in its cross-section, and location of diaphragm 5 symmetrically to the measuring windings. EFFECT: enhanced sensitivity of transducer. 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве чувствительного элемента в системах автоматического управления технологическими процессами. The invention relates to measuring equipment and can be used as a sensitive element in automatic process control systems.

Известен диффузионный преобразователь давления, содержащий два электрода и помещенный между ними электролит, служащий чувствительным телом для устройства. Один из электродов выполнен в виде мембраны. Измерение давления достигается тем, что расстояние между мембраной и вторым электродом изменяется и, соответственно, изменяется концентрация ионов между электродами [1] . Known diffusion pressure transducer containing two electrodes and placed between them an electrolyte that serves as a sensitive body for the device. One of the electrodes is made in the form of a membrane. Pressure measurement is achieved by the fact that the distance between the membrane and the second electrode changes and, accordingly, the ion concentration between the electrodes changes [1].

Недостатком диффузионного преобразователя является невозможность работы при наклоне устройства ввиду перераспределения концентрации ионов. The disadvantage of the diffusion converter is the inability to work when the device is tilted due to the redistribution of the ion concentration.

Известен индуктивный преобразователь давления, взятый в качестве прототипа, содержащий корпус, стакан, рабочую и компенсационную катушки, сердечник, штепсельный разъем, компенсирующий чувствительный элемент и рабочий элемент, соединенный с корпусом, выполненный в виде пластины из эластичного магнита [2]. Known inductive pressure transducer, taken as a prototype, containing a housing, a glass, a working and compensation coil, a core, a plug connector, a compensating sensing element and a working element connected to the housing, made in the form of a plate of an elastic magnet [2].

Недостатком известного устройства является низкая чувствительность преобразователя. A disadvantage of the known device is the low sensitivity of the Converter.

Цель изобретения состоит в повышении чувствительности датчика. The purpose of the invention is to increase the sensitivity of the sensor.

Цель достигается за счет того, что в датчик давления, содержащий корпус, возбуждающую и первую измерительную обмотки индуктивности и мембрану, выполненную из магнитной резины, введена вторая измерительная обмотка, включенная дифференциально с первой, а корпус выполнен в виде отрезка трубки из немагнитного материала, при этом возбуждающая и измерительные обмотки расположены коаксиально трубке, первая и вторая измерительные обмотки размещены последовательно по длине трубки, а мембрана расположена симметрично относительно измерительных обмоток и закреплена внутри трубки в ее поперечном сечении. The goal is achieved due to the fact that a second measuring winding is introduced into the pressure sensor, comprising a housing exciting and a first measuring inductance winding and a membrane made of magnetic rubber, which is included differentially from the first, and the housing is made in the form of a piece of tube made of non-magnetic material, In this case, the exciting and measuring windings are located coaxially with the tube, the first and second measuring windings are arranged sequentially along the length of the tube, and the membrane is located symmetrically with respect to the measuring windings and fixed inside the tube in its cross section.

На чертеже приведена функциональная схема датчика. The drawing shows a functional diagram of the sensor.

Датчик содержит корпус, выполненный в виде отрезка трубки 1 из немагнитного материала, возбуждающую обмотку 2, первую измерительную обмотку 3 индуктивности, вторую измерительную обмотку 4, включенную дифференциально с первой. Возбуждающая обмотка 2 и измерительные обмотки 3, 4 расположены коаксиально трубке 1. Первая и вторая измерительные обмотки 3, 4 размещены последовательно по длине трубки 1. Внутри трубки 1 в ее поперечном сечении закреплена мембрана 5, выполненная из магнитной резины и расположенная симметрично относительно измерительных обмоток 3 и 4. Мембрана 5 закреплена внутри трубки 1 (например, с помощью эпоксидного клея) так, что левая и правая части трубки представляют собой герметично изолированные полости. The sensor includes a housing made in the form of a segment of a tube 1 of non-magnetic material, an exciting winding 2, a first measuring winding 3 of the inductance, a second measuring winding 4, which is connected differentially from the first. The exciting winding 2 and the measuring windings 3, 4 are coaxial to the tube 1. The first and second measuring windings 3, 4 are placed sequentially along the length of the tube 1. Inside the tube 1 in its cross section is fixed a membrane 5 made of magnetic rubber and located symmetrically relative to the measuring windings 3 and 4. The membrane 5 is fixed inside the tube 1 (for example, using epoxy adhesive) so that the left and right parts of the tube are hermetically sealed cavities.

Датчик работает следующим образом. The sensor operates as follows.

При отсутствии давления мембрана 5 занимает центральное положение. В измерительных обмотках 3, 4 возникают одинаковые магнитные потоки и, соответственно, на их выходах будут индуцироваться одинаковые напряжения. Измерительные обмотки 3, 4 включены дифференциально, поэтому на выходе датчика сигнала не будет. In the absence of pressure, the membrane 5 occupies a central position. In the measuring windings 3, 4, the same magnetic fluxes arise and, accordingly, the same voltage will be induced at their outputs. The measuring windings 3, 4 are switched on differentially, therefore, there will be no signal at the output of the sensor.

При действии давления Р центральная часть мембраны 5 смещается на расстояние, пропорциональное давлению. Происходит перераспределение магнитных потоков в первой и второй измерительных обмотках 3 и 4, так как эластичный диэлектрический материал (магнитная резина), из которой выполнена мембрана 5, имеет магнитную проницаемость, отличную от единицы. В той измерительной обмотке, в сторону которой происходит смещение мембраны 5, магнитный поток увеличивается, соответственно увеличивается напряжение на выходе данной измерительной обмотки. В результате на выходе датчика возникает напряжение, пропорциональное величине давления Р. По фазе выходного сигнала судят о направлении действия давления (увеличении или уменьшении). Нижний предел чувствительности датчика определяется модулем упругих свойств материала мембраны 5. Under the action of pressure P, the central part of the membrane 5 is displaced by a distance proportional to the pressure. Redistribution of magnetic fluxes occurs in the first and second measuring windings 3 and 4, since the elastic dielectric material (magnetic rubber) of which the membrane 5 is made has a magnetic permeability different from unity. In that measuring winding, towards which the membrane 5 is displaced, the magnetic flux increases, respectively, the voltage at the output of this measuring winding increases. As a result, a voltage proportional to the pressure value P arises at the output of the sensor. The direction of the pressure action (increase or decrease) is judged by the phase of the output signal. The lower limit of the sensitivity of the sensor is determined by the elastic modulus of the material of the membrane 5.

Claims

A PRESSURE SENSOR comprising a housing exciting the first measuring inductance windings and a magnetic rubber membrane, characterized in that it is equipped with a second measuring winding, which is included differentially from the first, and the housing is made in the form of a piece of tube made of non-magnetic material, while the exciting and measuring windings located coaxially with the tube, the first and second measuring windings are arranged sequentially along the length of the tube, and the membrane is located symmetrically with respect to the measuring windings and is fixed in tube in its cross section.