SU1631326A1 - Pressure measuring device - Google Patents

Pressure measuring device Download PDF

Info

Publication number
SU1631326A1
SU1631326A1 SU894667300A SU4667300A SU1631326A1 SU 1631326 A1 SU1631326 A1 SU 1631326A1 SU 894667300 A SU894667300 A SU 894667300A SU 4667300 A SU4667300 A SU 4667300A SU 1631326 A1 SU1631326 A1 SU 1631326A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
electrode
membrane
voltage amplitude
moving
autogenerator
Prior art date
Application number
SU894667300A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Александрович Беляков
Олег Павлович Бесчастнов
Александр Иванович Мартяшин
Светлана Николаевна Медведева
Владимир Иванович Чернецов
Original Assignee
Пензенский Политехнический Институт
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 Пензенский Политехнический Институт filed Critical Пензенский Политехнический Институт
Priority to SU894667300A priority Critical patent/SU1631326A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1631326A1 publication Critical patent/SU1631326A1/en

Links

Landscapes

  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности к датчикам давлени . Целью изобретени   вл етс  уменьшение нелинейности выходной характеристики за счет умень-- шени  погрешностей, обусловленных нелинейной зависимостью результата измерени  от величины зазора между электродами, и исключени  погрешностей , обусловленных неплоскостностью поверхностей электродов. Цель достигаетс  за счет дополнительного введени  в устройство автогенератора 7, измерител  3 амплитуды напр жени  и неподвижного электрода 6,образующего с подвижным электродом 3 плоский конденсатор, причем один край подвижного электрода 3 скреплен с мембраной 2, а другой перемещаетс  свободно вокруг неподвижной оси вращени . Неподвижный электрод 6,имеющий равномерное резистивное сопротивление , изолирован от корпуса 1 , причем выводы автогенератора 7 соединены с противоположными выводами резистивного неподвижного электрода 6, а измеритель 3 амплитуды напр жени  подключен к подвижному электроду 3 и к общему выводу автогенератора 7. 3 ил. с SS С/3The invention relates to a measurement technique, in particular to pressure sensors. The aim of the invention is to reduce the nonlinearity of the output characteristic due to the reduction of errors caused by the non-linear dependence of the measurement result on the size of the gap between the electrodes, and the elimination of errors caused by the non-planarity of the surfaces of the electrodes. The goal is achieved by additionally introducing into the device an auto-generator 7, a voltage amplitude meter 3 and a fixed electrode 6 forming a flat capacitor with the moving electrode 3, one edge of the moving electrode 3 fastened to the membrane 2 and the other moving freely around the fixed axis of rotation. The stationary electrode 6, having a uniform resistive resistance, is isolated from the housing 1, the conclusions of the autogenerator 7 are connected to opposite terminals of the resistive stationary electrode 6, and the voltage amplitude meter 3 is connected to the moving electrode 3 and the common output of the autogenerator 7. 3 Il. with SS C / 3

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быт.ь использовано дл  измерени  давлени  жидких и газообразных сред или малых перемещений.The invention relates to a measurement technique and can be used to measure the pressure of liquid and gaseous media or small movements.

Цель изобретени  - уменьшение нелинейности выходной характеристики.The purpose of the invention is to reduce the nonlinearity of the output characteristic.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого измерител  давлени ; на фиг.2 - электрическа  схема замещени  датчика давлени ; на фиг.З - выходные характеристики ДЯ/И0 f,(r) предлагаемого устройства дл  различных значений величины Ь.Figure 1 is a diagram of the proposed pressure gauge; Fig. 2 is an electrical replacement circuit for a pressure sensor; in FIG. 3, the output characteristics DL / I0 f, (r) of the proposed device for different values of b.

Измеритель давлени  включает в себ  датчик, содержащий корпус 1,наThe pressure gauge includes a sensor comprising a housing 1, on

котором жестко закреплена по периметру чувствительна  к давлению мембрана 2, выполненна  в виде упругой пластины, подвижный электрод 3,электрически изолированный от мембраны 2 и скрепленный с ней одним краем в центральной точке мембраны 2 при помощи штифта 4, который подпружинен пружиной 5, а другой край подвижного электрода 3 перемещаетс  свободно вокруг неподвижной оси вращени , неподвижный электрод 6, имеющий равномерное резистивное сопротивление и образующий с подвижным электродом плоский конденсатор, автогенератор 7, выводы которого соединены с вывотлwhich is rigidly fixed around the perimeter of the pressure-sensitive membrane 2, made in the form of an elastic plate, a movable electrode 3, electrically isolated from the membrane 2 and fastened to it with one edge at the central point of the membrane 2 using a pin 4, which is spring-loaded spring 5, and the other edge the moving electrode 3 moves freely around a fixed axis of rotation, a fixed electrode 6 having a uniform resistive resistance and forming a flat capacitor with a moving electrode, an autogenerator 7, the conclusions of which th connected with vyvotl

С& СОС & СО

соwith

0505

дами резистивного сло  неподвижного электрода 6, и измеритель амплитуды напр жени  3, подключенный к подвижному электроду 3 и общему выводу автогенератора 7.The resistive layer of the fixed electrode 6 and the voltage amplitude meter 3 connected to the movable electrode 3 and the common output of the oscillator 7.

Электрическа  схема замещени  датчика давлени  представлена на фиг.2, где RO - полное сопротивление резистивного сло  неподвижного электрода (между противоположными выводами); С - емкость между поверхност ми подвижного и неподвижного электродов и приведенна  к электрическому центру , положение которого определ етс  равенством распределенных емкостей по обеим сторонам относительно данного центра; &R - изменение сопротивлени  участка неподвижного электрода определ емое рассто нием между электрическим центром при параллельных подвижном и неподвижном электродах, и электрическим центром, определ емым перемещением подвижного электрода под действием мембраны.The electrical replacement circuit of the pressure sensor is shown in Fig. 2, where RO is the impedance of the resistive layer of the fixed electrode (between opposite terminals); C is the capacitance between the surfaces of the movable and stationary electrodes and reduced to the electrical center, whose position is determined by the equality of the distributed capacitances on both sides relative to this center; & R is the change in the resistance of the stationary electrode area determined by the distance between the electric center with parallel movable and stationary electrodes, and the electric center determined by the movement of the movable electrode under the action of the membrane.

Измеритель давлени  работает следующим образом.The pressure gauge operates as follows.

При включении питани  автогенератор 7 генерирует переменное напр жение амплитудой U0, которое подаетс  на выводы неподвижного электрода 6. В результате измеритель амплитуды напр жени  8, входное сопротивление которого много больше сопротивлени , вносимого емкостью св зи, зафиксирует напр жение Ugc)y, равноеWhen the power is turned on, the autogenerator 7 generates a alternating voltage with amplitude U0, which is applied to the terminals of the fixed electrode 6. As a result, the voltage amplitude meter 8, whose input resistance is much greater than the resistance introduced by the communication capacitance, will fix the voltage Ugc) y equal to

Rjj/2jL4R RORjj / 2jL4R RO

т, . о±21ЛК t. about ± 21ЛК

U0 7 P  U0 7 P

ивых ио willow io

2- Rc2- Rc

где R р-1; р - погонное сопротивление; 1 - рассто ние между электрическими центрами дл  параллельных и перекошенных электродов.where R p-1; p - running resistance; 1 is the distance between the electrical centers for parallel and skewed electrodes.

Изменение сопротивлени  Д R пропорционально смещению электрического центра, которое зависимо от смещени  г кра  подвижного электрода 3 под вли нием давлени  (фиг,2а). Дл  анализа погрешности нелинейности разобьем плоский конденсатор, образованный подвижным к неподвижным электродами по длине на бесконечно малые участки длиной dj(. На выделенных участках емкость между электродами можно считать как емкость плоских конденсаторовThe change in resistance D R is proportional to the displacement of the electric center, which is dependent on the displacement g of the edge of the moving electrode 3 under the influence of pressure (Fig. 2a). For the analysis of the nonlinearity error, we divide the flat capacitor formed by the moving to the stationary electrodes along the length into infinitely small sections of length dj (

10ten

1515

(1C (1C

Ј60ndxЈ60ndx

b - xtgfll b - xtgfll

где С - относительна  диэлектрическа  проницаемость среды; 50 абсолютна  диэлектрическа where C is the relative dielectric constant of the medium; 50 absolute dielectric

проницаемость вакуума; п - ширина резистивного сло ; b - рассто ние между поверхностью неподвижного электрода и осью вращени  подвижного электрода; Об - угол между подвижным и неподвижным электродами; X - текуща  координата рассматриваемого участка. При малых углах оЈ tg Об « 0 Относительно электрического центvacuum permeability; n is the width of the resistive layer; b is the distance between the surface of the stationary electrode and the axis of rotation of the movable electrode; On - the angle between the movable and stationary electrodes; X - the current coordinate of the area under consideration. At small angles оЈ tg About «0 Regarding the electric cent

слеьа ССПрава, т.е.See SSPrava, i.e.

f ..  f ..

Jb - xrf. b Jb - xrf. b

-bfZ-bfZ

Проинтегрировав,получим uШIntegrating, we get

ln(b - - In(b-xoi) b Ъ + уln (b - - In (b-xoi) b b + y

-e/2-e / 2

t t

4зо ь - Y у 4zo - Y y

Ь2-оЛ 12/4 L2-OL 12/4

(b-yoO (b-yoO

ОтсюдаFrom here

35 . bibLi ii M 35 bibLi ii M

У Have

0606

Выразим смещение электрического центра у через смещение кра  подвиж- ного электрода г, так как ( к tg o Let us express the displacement of the electric center y through the displacement of the edge of the mobile electrode g, since (to tg o

2-е - -г дл  малых г, то2nd - d for small g, then

4545

- -2-1- a, -F- -2-1- a, -F

-г.-g.

Поскольку неподвижный электрод 6 имеет равномерное резистивное сопротивление , то чувствительность предлагаемого датчика определитс  следующим образомSince the fixed electrode 6 has a uniform resistance, the sensitivity of the proposed sensor is determined as follows.

i UebWi UebW

2r2r

UR I Ur i

R; г (b --Jb2 - r2).R; r (b - Jb2 - r2).

(2)(2)

Повышение линейности выходной характеристики достигаетс  за счет то51Increasing the linearity of the output characteristic is achieved by

го, что нелинейность зависимости сопротивлени  от величины перемещени  мембраны меньше нелинейности зависимости емкости от аналогичного перемещени  мембраны (в известном измерителе) примерно на пор док.Кроме того, устран етс  дополнительна  погрешность нелинейности, обусловленна  неплоскостностью поверхности мембраны, а также возможным несовпадением перемещени  с вертикальной осью датчика.The fact that the nonlinearity of the dependence of the resistance on the magnitude of the displacement of the membrane is less than the nonlinearity of the dependence of the capacitance on the analogous displacement of the membrane (in the known meter) is approximately an order of magnitude. sensor.

Claims (1)

Формула изобретени  Invention Formula Измеритель давлени , содержащий датчик давлени  с корпусом, установленной в нем мембраной и св занным с центром мембраны и изолированным от нее подвижным электродом,расположенным со стороны мембраны противоположной стороне подвода измер емой среды, отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  нелинейности выходной характеристики, в него введены автогенератор и измеритель амплитуды напр жени , а в датчик давлени  дополнительно введены установлен ньй в корпусе неподвижный электрод, имеющий равномерное резистивное сопротивление , образующий с подвижным электродом плоский конденсатор, и ось вращени  подвижного электрода, установленна  в центре мембраны,при этом один конец подвижного электрода смонтирован на оси вращени , а другой свободный подключен к измерителю амплитуды напр жени , соединенному с одним их выводов автогенератора, причем неподвижный электрод изолирован от корпуса и своими концами подсоединен к выводам автогенератора.A pressure gauge comprising a pressure sensor with a housing, a membrane mounted therein and connected to the center of the membrane and insulated from it by a movable electrode located on the side of the membrane opposite to the supply side of the measured medium, characterized in that, in order to reduce the nonlinearity of the output characteristic, he introduced an oscillator and a voltage amplitude meter, and a fixed electrode, having a uniform resistive resistance, was additionally inserted into the pressure sensor; A flat capacitor that connects with a movable electrode and a rotating axis of the movable electrode are installed in the center of the membrane, with one end of the movable electrode mounted on the axis of rotation, and the other free is connected to a voltage amplitude meter connected to one of the outputs of the autogenerator, and the fixed electrode is insulated from the case and with their ends connected to the terminals of the oscillator. 1J- + &R $g-±hR1J- + & R $ g- ± hR Т 0T 0 Фиг. 2FIG. 2 нелинейность,nonlinearity ОМOM 1020JO1020JO Фиг.ЗFig.Z ЬО г,мкнBO, MKN
SU894667300A 1989-03-27 1989-03-27 Pressure measuring device SU1631326A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894667300A SU1631326A1 (en) 1989-03-27 1989-03-27 Pressure measuring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894667300A SU1631326A1 (en) 1989-03-27 1989-03-27 Pressure measuring device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1631326A1 true SU1631326A1 (en) 1991-02-28

Family

ID=21436454

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU894667300A SU1631326A1 (en) 1989-03-27 1989-03-27 Pressure measuring device

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1631326A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 1045024, кл. G 01 L 9/12, 1982. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN204495495U (en) A kind of three-dimensional force capacitance type touch sensor unit
US3860918A (en) Capacitive position transducer
US4572006A (en) Load cells
US3400331A (en) Gaging device including a probe having a plurality of concentric and coextensive electrodes
US20080231290A1 (en) Capacitive Position Sensor
US3031617A (en) Linear capacitive probe detecting device
US6111342A (en) Instrument for chemical measurement
US4229776A (en) Capacitive capsule for aneroid pressure gauge
US3487402A (en) Digital capacitance motion transducer
CN110231071A (en) A kind of liquid level emasuring device based on capacitance type sensor
US3229530A (en) Accelerometer
SU1631326A1 (en) Pressure measuring device
JPS62235503A (en) Capacity type position measuring transducer
US4561038A (en) Transducers
JPH04110618A (en) Liquid level sensor
US3427540A (en) Electrostatic voltmeter having various sized input electrodes to provide plural ranges
JPS62121312A (en) Electrostatic capacity/voltage converting circuit
US4002061A (en) Capacitance transducer for the measurement of bending strains at elevated temperatures
US3395581A (en) Pressure measuring apparatus
KR960018518A (en) Method and apparatus for measuring the geometric position of an object
US3599493A (en) Pressure transducer apparatus
SU836515A1 (en) Capacitive sensor
SU1275204A1 (en) Displacement capacitive pickup
Toth et al. A low-cost, accurate and fast capacitive displacement sensor with microcontroller interfacing
JPS5928369Y2 (en) Interface potential measuring device