SU1129504A1 - Frequency-type pressure converter - Google Patents

Frequency-type pressure converter Download PDF

Info

Publication number
SU1129504A1
SU1129504A1 SU833545799A SU3545799A SU1129504A1 SU 1129504 A1 SU1129504 A1 SU 1129504A1 SU 833545799 A SU833545799 A SU 833545799A SU 3545799 A SU3545799 A SU 3545799A SU 1129504 A1 SU1129504 A1 SU 1129504A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
resonator
insert
internal cavity
axis
oscillations
Prior art date
Application number
SU833545799A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Иванович Журавлев
Евгений Владимирович Касаткин
Георгий Владимирович Кожарин
Игорь Валентинович Корольков
Владимир Георгиевич Кравцов
Александр Григорьевич Щепетов
Original Assignee
Предприятие П/Я А-1874
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 Предприятие П/Я А-1874 filed Critical Предприятие П/Я А-1874
Priority to SU833545799A priority Critical patent/SU1129504A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1129504A1 publication Critical patent/SU1129504A1/en

Links

Landscapes

  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

ЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ, содержащий герметичный корпус, внутри которого на неподвижном основании установлен упругий тонкостенный цилиндрический резонатор в виде стакана, внутренн   полость которого соединена с подвод щим штуцером, возбудители и приемни-. ки колебаний, о т л к ч а ю щ-к йс   тем, что, с целью повьшени  то.чности измерени  давлени  за счет исключени вли ни  плотности контролируемой среды и расширени  функциональных возможностей, в него введены поворотна  вставка с осью, установленна  в опорах соосно резонатору в его внутренней полости,  корь, расположенный на оси вставки и взаимодействующий с размещенной внутри резонатора соденоидной катушкой , подключенной через ключ к источнику питани , и ограничитель поворота вставки, расположенный во внутренней полости резонатора, (Л при этом поперечное сечение поворотной вставки имеет звездообразную, форму с равнорасположенными по окружности лучами, количество которых соответствует количеству возбудителей колебаний резонатора. 1 СПFREQUENCY PRESSURE TRANSMITTER, containing a hermetic case, inside of which on a fixed base there is an elastic thin-walled cylindrical resonator in the form of a glass, the internal cavity of which is connected to the inlet, exciters and receivers. oscillations, which is due to the fact that, in order to improve the pressure measurement by eliminating the influence of the density of the controlled medium and expanding the functionality, a rotary insert with an axis installed in the supports is inserted into it. coaxially to the resonator in its internal cavity, measles located on the axis of the insert and interacting with the sodenoid coil placed inside the resonator and connected via a key to the power source, and the insert rotation limiter located in the internal cavity a, (L while the cross-section of the rotary insert has a star-shaped, shape with rays equally spaced around the circumference, the number of which corresponds to the number of exciters of resonator oscillations. 1 SP

Description

Изобр;ётение относитс  к измерительной технике и предназначено дл  измерени  давлени  и плотности. Известны устройства дл  измерени  давлени , содержащие упругий цилиндрический резонатор с тонкостенным активным участком, усилители возбудители и приемники, колебаний. Цилиндрический резонатор,- возбудители и приемники колебаний, а также усилитель образуют электромеханическую автоколебательную систему, котора  вызывает механические колебани  резонатора на его собственной частоте , соответствующей услови м его нагружени . На выходе системы по вл етс  электрический сигнал, частота которого близка к собственной частоте резонатора 1. I OcHOBHbie недостатки известных устройств заключаютс  во вли нии температуры и плотности контролируе мой среды на точность измерени  давлени . Наиболее близким к Предлагаемому  вл етс  датчик давлени  с частотны выходным сигналом, содержащий герме тичный корпус, внутри которого на неподвижном основании установлен упругий тонкостенный цилиндрический резонатор в виде стакана, внутренн  полость которого соединена с подвод щим штуцером, возбудители и приемни ки колебаний t. Существенным недостатком известного устройства  вл етс  вли ние плотности контролируемой среды на точность измерени  давлени . Цель изобретени  - повьшение точности измерени  давлени  за счеч исключени  вли ни  плотности контро лируемой среды и расширени  функцио нальных возможностей. Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройство, содержащее герметич-ный корпус, внутри которого на не- подвижном основании установлен упрз гий тонкостенный цилиндрический натор в виде стакана, внутренн   Ьолость которого соединена с подвод 1цим штуцером,возбудители и приемники колебаний, введены поворотна  встав ка с осью, установленна  в опорах соосно резонатору в его внутренней полости,  корь, расположенный на оси вставки и взаимодействующий С размещенной внутри резонатора соленоидной катушкой, подключенной через ключ к источнику питани , и ограничитель поворота вставки, расположенный во внутренней полости резонатора, при этом поперечное сечение поворотной вставки имеет звездообразную форму с равнорасположенными по окружности лучами, количество которых соответствует количеству , возбудителей колебаний резонатора . На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 форма и положение вставки на активном участке цилиндрического резонатора; на фиг. 3 - электромагнитное исполнительное устройство. Преобразователь содержит цилиндрический резонатор 1 с тонкостенным активным участком 2 и дном 3, который жестко закреплен своим концом на основании 4. Внутри резонатора I установлена поворотна  вставка 5, имеюща  на активном участке 2 звездообразную форму с четырьм  равнорасположенными по окружности вершинами, образующими зазор 6 со стенкой-резонатора. Поворотна  вставка 5 однимконцом оси упираетс  в основание 4, а другим - в дно 3 резонатора. На оси поворотной вставки 5 закреплен  корь 7 (фиг.З) электромагнита. Обмотка 8 электромагнита и ограничитель 9 поворота вставки расположены на основании 4, в . котором имеютс  подвод щие отверсти  10. Возвратна  пружина 11 одним концом прикреплена к оси поворотной вставки 5, а другим - к основанию 4. К основанию4 жестко присоединены также подвод щий штуцер 12 и кожух 13, во внутренней вакуумированной полости 14 которого установлены возбудители 15 и приемники 16 колебаний . Входы обмотки 8 электромагнита соединены с. выходами ключа 17, св занного с выходами источника 18 питани  и таймера 19. Устройство работает следующим образом. Через штуцер 12 и подвод щие отверсти  10 в основании 4 контролируема  среда подаетс  во внутреннюю полость цилиндрического резонатора 1. Давление контролируемой среды вызывает fexaничecкиe напр жени  в стенке резонатора и тем самым измен ет собственную частоту механических колебаний резонатора. На собственную частоту механических колебаний резонатора вли ет также плотность контролируемой среды вследствие эффекта -присоединенных масс. Поэтому частота выходного электрического сигнала электромеханической автоколебательной системы, образованной резонатором 1, приемником 16 и возбудителем 15 колебаний близка  к собственной частоте механи ческих колебаний резонатора 1,  вл етс  функцией давлени  и плотности и зависит от коэффициента присоедине ной массы. Коэффициент присоединенной массы определ етс  геометрией внутренней полости резонатора, в которую подаетс  контролируема  среда. Эту геометрию задает поворотна  вставка 5. На активном участке 2 резонатора может быть два варианта геометрии внутренней полости, один из которых соответствует положению « поворотной вставки (фиг.2 а другой - положению Ь . Эти варианты соответствуют разным значени м коэффициента присоединенной массы. Поскольку две соседние пучности колеблютс  всегда в противофазе, то между ними возникает перетекание контролируемой среды. Так, если в одной из пучностей в данньй момент времени происходит деформаци  резона тора внутрь, то в соседней - наружу и контролируема  среда перетекает из первой пучности во вторую. Рассмотрим случай, когда вставка находитс  в положеиии а , т.е. вершины вставки расположены в пуч ;ност х колебаний.В этом случае встав ;ка не оказьшает существенного сопротивлени  перетеканию контролиру JM.O& среды между двум  соседними пучност ми . Если же вставка находитс  в положении Ъ , т.е. вершинами в узлах колебаний, то перетекание . контролируемой среды между соседними пучност ми может происходить лишь через зазоры 6, образованные вершина ми вставки и стенкой резонатора. Коэффициент присоединенной массы во втором случае больше, чем в первом, поскольку контролируема  среда, не имеюща  возможности перетекать из пучности в пучность, оказывает дополнительное демпфирующее воздействие на колебани  стенки резонатора. Этот коэффициент тем больше, чем меньше зазоры 6. Процесс измерени  состоит из двух этапов. На первом этапе обмотка 8 электромагнита обесточена. При этом пружина 11 обеспечивает такое расположение вставки, в котором  корь 7 электромагнита прижат к ограничителю 5 поворота, что соответствует случаю сх (фиг. 2). В резонаторе воз ,буждаютс  механические колебани  на его собственной частоте и фиксируетс  частота электрического сигнала близка  к частоте колебаний резонатора . На втором этапе измерени  ключ 17 по команде с таймера I9 подключат ет источник питани  к обмотке 8 ; электромагнита. Возникающее при этом магнитное поле обеспечивает вт гивание  кор  7 электромагнита до упора и соответственно поворот вставки на определенный угол, -например 45°. Таким образом, положение ; поворотной вставки на втором этапе измерени  соответствует- случаю Ъ. При обработке результатов двух этапов измерени  вычисл ют величину текущего значени  плотности контролируемой среды. Далее, учитыва  найденное значение плотности, наход т величину измер емого давлени , не завис щую от изменени  плотности контролируемой среды. . Таким образом, использование предлагаемого устройства позвол ет повысить точность измерени  давлени  за счет исключени  вли ни  плотности контролируемой среды и расширить его функциональные возможности .The image is related to measurement technology and is intended to measure pressure and density. Pressure measuring devices are known, comprising an elastic cylindrical resonator with a thin-walled active section, amplifiers, exciters and receivers, oscillations. A cylindrical resonator — the exciters and oscillation receivers, as well as the amplifier — form an electromechanical auto-oscillatory system that causes mechanical oscillations of the resonator at its own frequency, corresponding to the conditions of its loading. At the output of the system, an electrical signal appears, the frequency of which is close to the natural frequency of the resonator 1. I OcHOBHbie the disadvantages of the known devices are the effect of temperature and density of the controlled medium on the accuracy of the pressure measurement. Closest to the Proposed, there is a pressure sensor with a frequency output signal, containing a hermetic case, inside which on a fixed base there is an elastic thin-walled cylindrical resonator in the form of a glass, the internal cavity of which is connected to the inlet fitting, exciters and oscillation receivers t. A significant disadvantage of the known device is the effect of the density of the monitored medium on the accuracy of the pressure measurement. The purpose of the invention is to increase the accuracy of pressure measurement by eliminating the influence of the density of the controlled medium and expanding the functional possibilities. This goal is achieved by the fact that a thin-walled cylindrical nator in the form of a cup, the inner cavity of which is connected to the 1st inlet fitting, exciters and oscillation receivers, is inserted into a device containing a hermetic enclosure, inside of which a fixed wall is installed. with the axis, mounted in the supports coaxially to the resonator in its internal cavity, measles, located on the axis of the insert and interacting With a solenoid coil placed inside the resonator, connected via a key to the source power, and inserting the rotation restrictor disposed in the internal cavity of the resonator, the cross section of the rotary insert has a star-shaped form with circumferentially equally spaced beams, the number of which corresponds to the amount of pathogens resonator. FIG. 1 shows the proposed device, a general view; in fig. 2 the shape and position of the insert on the active portion of the cylindrical resonator; in fig. 3 - electromagnetic actuator. The converter contains a cylindrical resonator 1 with a thin-walled active section 2 and a bottom 3, which is rigidly fixed with its end on the base 4. Inside the resonator I, a rotary insert 5 is installed, having a star-shaped form with four equidistant circumferentially vertices forming a gap 6 with a wall resonator. Rotary insert 5 with one end of the axis rests on the base 4, and the other on the bottom 3 of the resonator. On the axis of the rotary insert 5 fixed measles 7 (Fig.Z) electromagnet. The winding 8 of the electromagnet and the limiter 9 rotation of the insert are located on the base 4, c. which there are supply holes 10. The return spring 11 is at one end attached to the axis of the rotary insert 5, and the other end to the base 4. The supply nipple 12 and the casing 13 are also rigidly attached to the base 4, and in the internal evacuated cavity 14 of which pathogens 15 and receivers are installed 16 vibrations. The inputs of the winding 8 of the electromagnet are connected with. the outputs of the switch 17 connected to the outputs of the power supply source 18 and the timer 19. The device operates as follows. Through fitting 12 and supply ports 10 at base 4, the controlled medium is supplied to the internal cavity of the cylindrical resonator 1. The pressure of the controlled medium causes physical stress in the wall of the resonator and thereby changes the natural frequency of the mechanical oscillations of the resonator. The eigenfrequency of the mechanical oscillations of the resonator is also affected by the density of the controlled medium due to the effect of the added masses. Therefore, the frequency of the electrical output signal of an electromechanical self-oscillating system formed by the resonator 1, the receiver 16 and the exciter 15 is close to the natural frequency of the mechanical oscillations of the resonator 1, is a function of pressure and density and depends on the mass ratio. The coefficient of the added mass is determined by the geometry of the internal cavity of the resonator, into which the controlled medium is fed. This geometry is determined by the rotational insert 5. In the cavity 2, there can be two variants of the geometry of the internal cavity, one of which corresponds to the position of the rotational insert (figure 2 and the other to position b). These options correspond to different values of the added mass coefficient. neighboring antinodes oscillate always in antiphase, then a controlled medium overflow occurs between them.So, if in one of the antinodes at the given moment of time there occurs deformation of the resonator inwards, in the next one - outwards and the controlled medium flows from the first antinode to the second. Consider the case where the insert is in position a, i.e. the insertion vertices are located in the bundle; oscillation nozzles. In this case it does not have significant resistance to flow control JM.O & between the two adjacent antinodes, if the insert is in the b position, i.e., the vertices in the vibration nodes, then the flow of the controlled medium between the adjacent antinodes can occur only through the gaps 6 formed by the insertion vertices and the wall of the resonator a. The coefficient of the added mass in the second case is larger than in the first, since the controlled medium, which is not able to flow from the antinode into the antinode, has an additional damping effect on the oscillations of the wall of the resonator. This factor is the greater, the smaller the gaps 6. The measurement process consists of two stages. At the first stage, the winding 8 of the electromagnet is de-energized. In this case, the spring 11 provides such an arrangement of the insert, in which the measles 7 of the electromagnet are pressed against the rotation stop 5, which corresponds to the case c (Fig. 2). In the resonator, the air, mechanical vibrations are excited at its own frequency, and the frequency of the electrical signal is fixed close to the frequency of the resonator. In the second measurement step, the key 17, at the command of timer I9, connects the power source to the winding 8; electromagnet. The magnetic field arising in this case ensures that the core 7 of the electromagnet is pulled in as far as it will go and, accordingly, the insert is rotated at a certain angle, for example 45 °. Thus, the position; the rotary insert in the second measurement stage corresponds to the case b. When processing the results of the two measurement steps, the value of the current density of the controlled medium is calculated. Further, taking into account the found value of the density, the value of the measured pressure, independent of the change in the density of the controlled medium, is found. . Thus, the use of the proposed device allows an increase in the accuracy of pressure measurements by eliminating the influence of the density of the controlled medium and extending its functionality.

Claims (1)

. ЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ, содержащий герметичный корпус, внутри которого на неподвижном основании установлен упругий тонкостенный цилиндрический резонатор в виде стакана, внутренняя полость которого соединена с подводящим штуцером, возбудители и приемни-.. A FREQUENCY PRESSURE TRANSDUCER containing a sealed housing, inside of which an elastic thin-walled cylindrical resonator in the form of a cup is installed on a fixed base, the internal cavity of which is connected to the inlet fitting, pathogens and receivers. ки колебаний, отличающ-ийс я тем, что, с целью повышения точности измерения давления за счет исключениявлияния плотности'контролируемой среды и расширения функциональных возможностей, в него введены поворотная вставка с осью, установленная в опорах соосно ' резонатору в его внутренней полости, якорь, расположенный на оси вставки и взаимодействующий с размещенной внутри резонатора соленоидной катушкой, подключенной через ключ к источнику питания, и ограничитель поворота вставки, расположенный во внутренней полости резонатора, при этом поперечное сечение поворотной вставки имеет звездообразную, форму с равнорасположенными по окружности лучами, количество которых соответствует количеству возбудителей колебаний резонатора.ki oscillations, distinguished by the fact that, in order to increase the accuracy of pressure measurement by eliminating the influence of the density of the controlled medium and expanding functionality, a rotary insert with an axis installed in the supports coaxially with the resonator in its internal cavity, an armature, located on the axis of the insert and interacting with a solenoid coil located inside the resonator connected via a key to a power source, and an insert rotation limiter located in the internal cavity of the resonator, the cross section of the rotary insert has a star-shaped, shape with rays equally spaced around the circumference, the number of which corresponds to the number of resonator vibration pathogens.
SU833545799A 1983-01-26 1983-01-26 Frequency-type pressure converter SU1129504A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833545799A SU1129504A1 (en) 1983-01-26 1983-01-26 Frequency-type pressure converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833545799A SU1129504A1 (en) 1983-01-26 1983-01-26 Frequency-type pressure converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1129504A1 true SU1129504A1 (en) 1984-12-15

Family

ID=21047372

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU833545799A SU1129504A1 (en) 1983-01-26 1983-01-26 Frequency-type pressure converter

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1129504A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Горенштейн И.А. Гидростатические частотные датчики первичной информации. М. , Машиностроение 1976, с. 32. 2. Авторское свидетельство СССР № 427256, кл. G 01 L П/ОО, 1972 (прототип) у. . *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2558091B2 (en) Coriolis mass flowmeter
CA1090606A (en) Vibrating diaphragm fluid pressure sensor device
US3874221A (en) Transducers
JPH01259221A (en) Flow rate measuring method and apparatus
US3486383A (en) Vibrating beam transducer
US5386714A (en) Resonant cavity gas density sensor
US6532822B1 (en) Resonant torsion pendulum pressure sensor
US4495818A (en) Cylindrical vibrator type pressure transducer
US5345811A (en) Fluid density sensor and system
US3763692A (en) Measuring of fluid density
SU1129504A1 (en) Frequency-type pressure converter
US4084439A (en) Pressure transducer with capacitor pick-up means
US4063448A (en) Density meter coil assembly
US5325719A (en) Magnetically driven resonant disc pressure transducer
Helsel et al. A navigation grade micro-machined silicon accelerometer
US4480461A (en) Vibration instrument
US3503263A (en) Sonic altimeter
JP7206389B2 (en) Planar vibrating member, density meter, and method of operating vibrating density meter
JP3088383B2 (en) Test solution device
US4037461A (en) Probe and method of making the same
RU1729199C (en) Vibrating pressure pickup
RU2051348C1 (en) Differential frequency pressure transducer
CA1106639A (en) Vibrating diaphragm fluid pressure sensor device
EP4357032A1 (en) Vibrating fork type field device with coil arrangement to induce vibration
JP2001108442A (en) Excitation method for vibration type angular velocity sensor, and vibration type angular velocity sensor