RU2713088C1 - Jet pressure sensor - Google Patents

Jet pressure sensor Download PDF

Info

Publication number
RU2713088C1
RU2713088C1 RU2019123388A RU2019123388A RU2713088C1 RU 2713088 C1 RU2713088 C1 RU 2713088C1 RU 2019123388 A RU2019123388 A RU 2019123388A RU 2019123388 A RU2019123388 A RU 2019123388A RU 2713088 C1 RU2713088 C1 RU 2713088C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nozzle
feedback
pressure sensor
measuring
pressure
Prior art date
Application number
RU2019123388A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Анатольевич Макаров
Филипп Андреевич Королев
Роман Евгеньевич Тютяев
Андрей Валерьевич Макаров
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет"
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет"
Priority to RU2019123388A priority Critical patent/RU2713088C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2713088C1 publication Critical patent/RU2713088C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L23/00—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

FIELD: monitoring and measuring equipment.
SUBSTANCE: invention relates to instrumentation. Disclosed jet pressure sensor comprises sensitive element, responsive to pressure change, and measurement circuit, wherein the sensitive element is in form of a plate suspended on the gas support, and the measurement circuit is a measuring compensation circuit, comprising a reading element in the form of a nozzle-shutter type assembly, enveloped by two nozzles located before and after the pneumatic membrane power amplifier, and forming, together with said amplifier and feedback nozzle, a regenerative feedback with gain greater than one.
EFFECT: technical result consists in improvement of efficiency and in providing stable readings of measurements in automatic mode of operation during dynamic processes.
1 cl, 1 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники.The invention relates to the field of instrumentation.

Уровень техникиState of the art

Из уровня техники [патент RU 2344389 С1, опубликован 20.01.2009] известен тонкопленочный датчик давления, содержащий чувствительный элемент и измерительную схему. Работа данного датчика основана на определении измеряемого давления, исходя из силового воздействия газа на чувствительный элемент - мембрану тензорезистора. Измерительная схема обеспечивает стабильность выходных значений благодаря использованию мостовой схемы, в которую помещен чувствительный элемент.The prior art [patent RU 2344389 C1, published January 20, 2009] is known for a thin-film pressure sensor containing a sensing element and a measuring circuit. The operation of this sensor is based on the determination of the measured pressure, based on the force of the gas on the sensing element - the membrane of the strain gauge. The measuring circuit ensures the stability of the output values by using a bridge circuit in which the sensing element is placed.

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности автоматизации процесса измерений, вызванный применением инерционной измерительной схемы.A disadvantage of the known device is the lack of automation of the measurement process caused by the use of an inertial measuring circuit.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по устранению вышеуказанного недостатка известного технического решения.The present invention is directed to solving the technical problem of eliminating the aforementioned disadvantage of the known technical solution.

Технический результат, который достигается в настоящем изобретении, заключается в повышении быстродействия за счет использования в датчике пластины, на которую воздействует струя газа от источника давления, и измерительной компенсационной схемы с подключенным в обратной связи пневматическим мембранным усилителем мощности.The technical result that is achieved in the present invention is to increase the speed due to the use in the sensor plate, which is affected by a gas stream from a pressure source, and a measuring compensation circuit with a pneumatic membrane power amplifier connected in feedback.

Более конкретно, технический результат достигается струйным датчиком давления, содержащим чувствительный элемент, реагирующий на изменение давления и выполненный в виде пластины, подвешенной на газовой опоре, и измерительную компенсационную схему, включающую считывающий элемент в виде узла типа «сопло-заслонка», охваченный двумя соплами, расположенными до и после пневматического мембранного усилителя мощности, и образующий вместе с указанным усилителем и соплом обратной связи регенеративную обратную связь с коэффициентом усиления большим единицы.More specifically, the technical result is achieved by an inkjet pressure sensor containing a sensing element responsive to pressure changes and made in the form of a plate suspended on a gas support, and a measuring compensation circuit including a sensing element in the form of a nozzle-damper assembly, enclosed by two nozzles located before and after the pneumatic membrane power amplifier, and forming together with the specified amplifier and feedback nozzle regenerative feedback with a gain Olsha unit.

Краткое описание чертежаBrief Description of the Drawing

На фиг.1 представлена схема предлагаемого струйного датчика давления.Figure 1 presents a diagram of the proposed jet pressure sensor.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Струйный датчик давления состоит из чувствительного элемента - пластины 1, подвешенной на газовой опоре 2. Для контроля давления Р предусмотрено входное сопло 3, из которого вытекает струя газа, нормально направленная на поверхность пластины 1. Поворот пластины 1 под действием контролируемого давления регистрируется изменением расстояния между соплом 4 и заслонки 5, жестко закрепленной на пластине 1. Между соплом 4 и питающим дросселем 6 расположена междроссельная измерительная камера 7, связанная со входом пневматического мембранного усилителя мощности 8. Выходной канал пневматического мембранного усилителя мощности 8 соединен с вторичным прибором 9 и соплом обратной связи 10. Для компенсации силового действия струи, исходящей из сопла 4, предусмотрено компенсирующее сопло 11, соединенное с междроссельной измерительной камерой 7. Через сопло 12 подается условный нулевой сигнал в виде струи газа под давлением Р0. Сопло 4 совместно с пневматическим мембранным усилителем мощности 8 и соплом обратной связи 10 образует регенеративную обратную связь с коэффициентом усиления большим единицы.An inkjet pressure sensor consists of a sensing element — a plate 1 suspended on a gas support 2. An inlet nozzle 3 is provided for controlling pressure P, from which a gas stream flows normally directed to the surface of the plate 1. The rotation of the plate 1 under the influence of the controlled pressure is detected by a change in the distance between the nozzle 4 and the shutter 5, rigidly mounted on the plate 1. Between the nozzle 4 and the supply choke 6 there is an inter-throttle measuring chamber 7 connected to the input of the pneumatic membrane force power amplifier 8. The output channel of the pneumatic membrane power amplifier 8 is connected to the secondary device 9 and the feedback nozzle 10. To compensate for the force action of the jet coming from the nozzle 4, a compensating nozzle 11 is provided, connected to the inter-throttle measuring chamber 7. Through the nozzle 12, a conditional zero signal in the form of a gas jet under pressure P 0 . The nozzle 4, together with a pneumatic membrane power amplifier 8 and a feedback nozzle 10, forms regenerative feedback with a gain greater than unity.

Изменение чувствительности струйного датчика давления достигается изменением соотношения плеч

Figure 00000001
(расстояние от газовой опоры 2 до входного сопла 3) и
Figure 00000002
(расстояние от газовой опоры 2 до сопла обратной связи 10) путем вращения винта 13. Подача газа контролируемого давления на входное сопло 3 обеспечивается клапаном 14.Changing the sensitivity of the jet pressure sensor is achieved by changing the ratio of the shoulders
Figure 00000001
(distance from gas support 2 to inlet nozzle 3) and
Figure 00000002
(distance from the gas support 2 to the feedback nozzle 10) by rotating the screw 13. The gas supply of controlled pressure to the inlet nozzle 3 is provided by the valve 14.

Работает устройство следующим образом. Поток газа под контролируемым давлением Р подается на входное сопло 3 открытием клапана 14. Под силовым действием струи пластина 1 поворачивается на угол, пропорциональный поданному давлению, изменив при этом эффективную площадь считывающего элемента «сопло 4 - заслонка 5» в результате чего возрастает давление в междроссельной измерительной камере 7 и на выходе пневматического мембранного усилителя мощности 8, которое регистрируется вторичным прибором 9.The device operates as follows. The gas flow under a controlled pressure P is supplied to the inlet nozzle 3 by opening the valve 14. Under the force of the jet, the plate 1 is rotated by an angle proportional to the applied pressure, while changing the effective area of the readout element “nozzle 4 - damper 5”, as a result of which the pressure in the inter-throttle increases measuring chamber 7 and the output of a pneumatic membrane power amplifier 8, which is recorded by the secondary device 9.

Силовое действие F струи газа из входного сопла 3 на пластину 1 под контролируемым давлением Р определяется выражением:The force action F of the gas jet from the inlet nozzle 3 on the plate 1 under a controlled pressure P is determined by the expression:

Figure 00000003
Figure 00000003

где k - эмпирический коэффициент, равный 0,9; Sc3=πdc3 2 - площадь выходного отверстия входного сопла 3, h - расстояние от входного сопла 3 до пластины 1; dc3 - диаметр выходного отверстия входного сопла 3.where k is an empirical coefficient equal to 0.9; S c3 = πd c3 2 is the area of the outlet of the inlet nozzle 3, h is the distance from the inlet nozzle 3 to the plate 1; d c3 - diameter of the outlet of the inlet nozzle 3.

На пластину 1 также будет действовать компенсирующая сила действия струи газа давлением Рвых из сопла обратной связи 10:On the plate 1 will also act as a compensating force of the gas jet pressure P o from the nozzle feedback 10:

Figure 00000004
Figure 00000004

где Рвых - выходное давление; Sc10=πdc10 2 - площадь выходного отверстия сопла обратной связи 10; dc10 - диаметр выходного отверстия сопла обратной связи 10.where P o - output pressure; S c10 = πd c10 2 is the area of the outlet of the feedback nozzle 10; d c10 - diameter of the outlet of the feedback nozzle 10.

Механические моменты сил, воздействующих на пластину 1, равны:The mechanical moments of the forces acting on the plate 1 are equal to:

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

где М - механический момент от силы действия F; Мк - компенсирующий механический момент;

Figure 00000007
- площадь «следа» струи на пластине 1 при подаче струи из входного сопла 3;
Figure 00000008
- площадь «следа» струи на пластине 1 при подаче струи из сопла обратной связи 10.where M is the mechanical moment of the force F; M to - compensating mechanical moment;
Figure 00000007
- the area of the "trace" of the jet on the plate 1 when feeding the jet from the inlet nozzle 3;
Figure 00000008
- the area of the "trace" of the jet on the plate 1 when feeding the jet from the feedback nozzle 10.

Условие равенства моментов определяется выражением:The condition for equal moments is determined by the expression:

Figure 00000009
Figure 00000009

Равенство (V) с учетом формул (III) и (IV) приобретает вид:Equality (V), taking into account formulas (III) and (IV), takes the form:

Figure 00000010
Figure 00000010

Учитывая, что в конструкции струйного датчика давления диаметры выходных отверстий сопел подбираются одинаковыми, то есть dc3=dc10, следует, что Sc3=Sc10 и S3=S10. Зависимость контролируемого давления Р от выходного давления Рвых будет равна:Given that in the design of the jet pressure sensor, the diameters of the nozzle outlet openings are selected equal, i.e., d c3 = d c10 , it follows that S c3 = S c10 and S 3 = S 10 . The dependence of the controlled pressure P on the output pressure P o will be equal to:

Figure 00000011
Figure 00000011

Чувствительность к изменению контролируемого давления будет равна:Sensitivity to a change in controlled pressure will be equal to:

Figure 00000012
Figure 00000012

Согласно выражению (VIII) чувствительность струйного датчика давления является постоянной величиной и зависит только от соотношения расстояния

Figure 00000013
от газовой опоры 2 до расположения входного сопла 3 и расстояния
Figure 00000014
от газовой опоры 2 до сопла обратной связи 10.According to expression (VIII), the sensitivity of the jet pressure sensor is a constant and depends only on the distance ratio
Figure 00000013
from the gas support 2 to the location of the inlet nozzle 3 and the distance
Figure 00000014
from the gas support 2 to the feedback nozzle 10.

Claims (1)

Струйный датчик давления, содержащий чувствительный элемент, реагирующий на изменение давления, и измерительную схему, отличающийся тем, что чувствительный элемент выполнен в виде пластины, подвешенной на газовой опоре, а измерительная схема представляет собой измерительную компенсационную схему, включающую считывающий элемент в виде узла типа «сопло-заслонка», охваченный двумя соплами, расположенными до и после пневматического мембранного усилителя мощности, и образующий вместе с указанным усилителем и соплом обратной связи регенеративную обратную связь с коэффициентом усиления, большим единицы.An inkjet pressure sensor containing a sensing element responsive to pressure changes and a measuring circuit, characterized in that the sensitive element is made in the form of a plate suspended on a gas support, and the measuring circuit is a measuring compensation circuit including a sensing element in the form of a node of type " damper nozzle ", covered by two nozzles located before and after the pneumatic membrane power amplifier, and forming together with the specified amplifier and feedback nozzle regeneration ativnost feedback with a gain greater than unity.
RU2019123388A 2019-07-25 2019-07-25 Jet pressure sensor RU2713088C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019123388A RU2713088C1 (en) 2019-07-25 2019-07-25 Jet pressure sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019123388A RU2713088C1 (en) 2019-07-25 2019-07-25 Jet pressure sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2713088C1 true RU2713088C1 (en) 2020-02-03

Family

ID=69625364

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019123388A RU2713088C1 (en) 2019-07-25 2019-07-25 Jet pressure sensor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2713088C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2788575C1 (en) * 2022-05-20 2023-01-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" Jet-photocompensation semi-continuously operating proportional-integral (pi) regulator

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4488436A (en) * 1981-09-09 1984-12-18 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Pressure sensor
EP0219631A2 (en) * 1985-09-25 1987-04-29 Robert Bosch Gmbh Resistive-pressure sensor
RU2344389C1 (en) * 2007-05-21 2009-01-20 Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт физических измерений Thin-film pressure sensor
RU2676362C1 (en) * 2018-05-04 2018-12-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" Jet-pneumatic proportional regulator

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4488436A (en) * 1981-09-09 1984-12-18 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Pressure sensor
EP0219631A2 (en) * 1985-09-25 1987-04-29 Robert Bosch Gmbh Resistive-pressure sensor
RU2344389C1 (en) * 2007-05-21 2009-01-20 Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт физических измерений Thin-film pressure sensor
RU2676362C1 (en) * 2018-05-04 2018-12-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" Jet-pneumatic proportional regulator

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2788575C1 (en) * 2022-05-20 2023-01-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" Jet-photocompensation semi-continuously operating proportional-integral (pi) regulator
RU2788576C1 (en) * 2022-05-20 2023-01-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" Jet-photocompensation semi-continuously operating proportional-integral-differential (pid) regulator
RU2788577C1 (en) * 2022-05-20 2023-01-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МРЭА - Российский технологический университет" Jet-photocompensated semi-proportional regulator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4142401A (en) Gage
RU2013157824A (en) METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING AND MONITORING STATIC FLUID PRESSURE USING A VIBRATION METER
JPS6047462B2 (en) Intake air amount measuring device for electronically controlled fuel injection system
JP2008089575A5 (en)
JPH06294382A (en) Pumping plant for flow control sampling
US9127835B2 (en) Boiler steam amount measuring method, boiler load analyzing method, boiler steam amount measuring apparatus, and boiler load analyzing apparatus
RU2713088C1 (en) Jet pressure sensor
US2520547A (en) Linear pneumatic converter
US4934178A (en) Method and apparatus for determining the density of a gas
CN103674800B (en) A kind of measurement mechanism of hyposmosis rock sample permeability and measuring method thereof
CN111103020B (en) Flow detection device, flow control system and flow detection method
JPS6344066B2 (en)
CN103900665B (en) Container combination and commutation valve type pVTt method gas flow meter
CN203025067U (en) Low-osmosis rock sample permeability tester
EP3330680B1 (en) Thermal mass flow meter
RU2685433C1 (en) Pneumatic gas density sensor
US2614424A (en) Pneumatic apparatus for measuring fluid pressure
CN104374517B (en) A kind of pressure-detecting device
KR100566211B1 (en) Inspecting device of error for diaphragm type gas-meter
CN212110556U (en) Empty filter flow resistance detection device
RU2713091C1 (en) Photocompensation hygrometer
CN206056692U (en) A kind of MEMS thermal mass gas meter, flow meters equipped with many bypass measurement apparatus
JP2016173128A (en) Positioner
SU1747965A1 (en) Dynamic air pressure gage installed in a ventilation duct
RU191491U1 (en) Air gauge