SU1631328A1 - Pressure measuring device - Google Patents

Pressure measuring device Download PDF

Info

Publication number
SU1631328A1
SU1631328A1 SU894662169A SU4662169A SU1631328A1 SU 1631328 A1 SU1631328 A1 SU 1631328A1 SU 894662169 A SU894662169 A SU 894662169A SU 4662169 A SU4662169 A SU 4662169A SU 1631328 A1 SU1631328 A1 SU 1631328A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
output
input
membrane
electrode
measuring
Prior art date
Application number
SU894662169A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Михайлович Артемов
Эдуард Алексеевич Кудряшов
Вячеслав Степанович Моисейченко
Дисан Васильевич Лебедев
Original Assignee
Ленинградский Политехнический Институт Им.М.И.Калинина
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 Ленинградский Политехнический Институт Им.М.И.Калинина filed Critical Ленинградский Политехнический Институт Им.М.И.Калинина
Priority to SU894662169A priority Critical patent/SU1631328A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1631328A1 publication Critical patent/SU1631328A1/en

Links

Landscapes

  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  точного измерени  давлений . Целью изобретени   вл етс  повышение точности. Цель достигаетс  тем, что на измерительной мембране 2 выполнены заземленный центральный 3 и периферийный кольцевой 4 электроды , а на компенсирующей мембране 5 - центральный 6 и два кольцевых 7 и 3 электрода, в схему измерени  введены формирователь 16 импульсов напр жени  стабильной амплитуды и длительности и преобразователь 13 напр жени  в частоту с триггером 14 на выходе . При увеличении давлени  измен етс  емкость между электродами 4 и 7, что приводит к увеличению напр жени  на первом входе схемы 10 сравнени  и увеличению частоты на выходе преобразовател  13 напр жени  в частоту, соответственно этому увеличиваетс  скважность импульсов и возрастает эффективное компенсирующее давление, создаваемое электродами 3 и 6. 2 ил. (ЛThe invention relates to a measurement technique and can be used to accurately measure pressures. The aim of the invention is to improve the accuracy. The goal is achieved by the fact that a grounded central 3 and peripheral ring 4 electrodes are made on the measuring membrane 2, and a central 6 and two ring 7 and 3 electrodes are on the compensating membrane 5, a constant amplitude and duration voltage pulse generator 16 and a converter are inserted into the measuring circuit 13 voltage to frequency with trigger 14 at the output. With increasing pressure, the capacitance between the electrodes 4 and 7 changes, which leads to an increase in voltage at the first input of the comparison circuit 10 and an increase in the frequency at the output of the voltage-to-frequency converter 13, respectively, the duty cycle increases and the effective compensating pressure generated by the electrodes 3 increases. and 6. 2 Il. (L

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  давлений.This invention relates to a measurement technique and can be used to measure pressures.

Цель изобретени  - повышение точности измерени .The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy.

На фиг.1 представлена структурна  схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы его работы.Figure 1 shows the structural diagram of the device; figure 2 - timing charts of his work.

Устройство содержит корпус 1 , в котором установлены жестка  входна  мембрана 2 с центральным заземленным 3 и кольцевым периферийным 4 электродами и тонка  мембрана 5 с центральным 6 и двум  кольцевыми 7 и 3 электродами . Электрод 4 электрически соединен с инверсным входом операционного усилител  9, электрод 7 - с его выходом, который через сопротивлениеThe device comprises a housing 1 in which a rigid input membrane 2 with central grounded 3 and an annular peripheral 4 electrodes and a thin membrane 5 with a central 6 and two annular 7 and 3 electrodes are installed. Electrode 4 is electrically connected to the inverse input of the operational amplifier 9, electrode 7 - with its output, which through resistance

R, сR, s

а электрод 3 через конденсаторand electrode 3 through a capacitor

R,, соединен с ин о и сопротивление к. соединен версным входом операционного усили- , тел  10 сравнивающего устройства (СУ), выход которого соединен с фазо- чувствительным демодул тором 11 (ФЧД), выходное напр жение которого складываетс  с опорным напр жением S0 источника 15 и поступает на вход преобразовател  напр жение - частота 13 (ПНЧ). Выход ПНЧ соединен с триггером (ТГ) 14, причем выход триггера соединен с наружным кольцевым электродом 8 компенсирующей мембраны и с управл ющим входом формировател  импульсов 16 стабильной длительности и амплитуды, выход которого соединен с центральным электродом 6 компенсируюф соR ,, is connected to an ini and resistance k. It is connected by an upstream input of an operational force, the comparator body 10 (SU), the output of which is connected to a phase sensitive demodulator 11 (PSD), the output voltage of which is added to the reference voltage S0 the source 15 and is fed to the input of the voltage converter - frequency 13 (FSP). The output of the FNC is connected to a trigger (TG) 14, and the output of the trigger is connected to the outer ring electrode 8 of the compensating membrane and to the control input of the pulse shaper 16 of stable duration and amplitude, the output of which is connected to the central electrode 6

со юwith y

ооoo

J163J163

щей мембраны. Вход формировател  16 соединен с выходом источника 15 об- образцового напр жени  U0. Электроды 3 и 4 образуют электростатический компенсатор, 7 и 4 - емкостный датчик перемещени , 3 и 4 - опорный конденсатор CQ.membrane membrane. The input of the imaging unit 16 is connected to the output of the source 15 of the sample voltage U0. Electrodes 3 and 4 form an electrostatic compensator, 7 and 4 a capacitive displacement transducer, 3 and 4 a reference capacitor CQ.

Предлагаемый манометр работает следующим образом.The proposed pressure gauge works as follows.

При отсутствии измер емого давлени  (Г 0) на выходе ПНЧ 13 от U ,„, формируютс  импульсы начальнойIn the absence of a measured pressure (Г 0) at the output of the FNP 13 from U, ", the initial pulses are formed

опop

частотыfrequencies

в соответствии с котоaccording to which

рой создаютс  управл ющие формирова- телем 16 импульсы посто нной длительности t0, которые также через триггер 14 осуществл ют питание симметричными импульсами частотой fd/2 емкостного делител  напр жени . Емкостной делитель напр жени  (гиперболическа  цепь) образован конденсатором посто нной емкости CQ между электродами 4 и 3, а также измерительным конденсатором Су между электродами 4 и 7. Первый включен на вход, второй - в цепь обратной св зи операционного усилител  9 с целью коррекции по посто нному току {не показан). Конденсатор С0 размещен вблизи заделки под- вижной части манометра, поэтому,как показывают расчеты, его емкость практически нечувствительна к изменени м входной величины.A swarm of shaper 16 control pulses of a constant duration t0 are created, which also, via trigger 14, supply power to symmetric pulses of frequency fd / 2 of the capacitive voltage divider. A capacitive voltage divider (hyperbolic circuit) is formed by a constant capacitor capacitor CQ between electrodes 4 and 3, as well as a measuring capacitor Su between electrodes 4 and 7. The first is connected to the input, the second is connected to the feedback circuit of the operational amplifier 9 to correct for direct current (not shown). The capacitor C0 is located close to the fitting of the movable part of the pressure gauge, therefore, as calculations show, its capacity is practically insensitive to changes in the input value.

Напр жение на выходе операционноOutput Voltage Operationally

го усилител  Ux U0 С„/СА сравниваетс  с напр жением U на выходе разделительной емкости Ср посредством масштабных сопротивлений, относ щихс  как R,,/R2 CO/GXO где Схо - значение емкости измерительного конденсатора при РЈ 0. При Рх 0 на выходе сравнивающего устройства ДП 0, при этом выходна  частота равна f.The amplifier Ux U0 С „/ СА is compared to the voltage U at the output of the separation capacitance Cp by means of scale resistances, referred to as R ,, / R2 CO / GXO where Sho is the capacitance value of the measuring capacitor with PЈ 0. At Px 0 the output compares device DP 0, while the output frequency is equal to f.

Lo Lo

ХОHO

а компенсирующее давлениеand the compensating pressure

-1°- 4- «  -1 ° - 4- "

уравниваетс , например, предварительной деформацией мембраны 5,обеспечива  начальный зазор ofl.equalized, for example, by pre-deformation of the membrane 5, providing an initial gap ofl.

При наличии измер емого давлени , например Р 0, зазор д конденсатора Сх уменьшаетс  на величину х и амплитуда выходного напр жени  Ux усилител  9 уменьшаетс  U x If there is a measured pressure, for example, P 0, the gap of the capacitor C decreases by x and the amplitude of the output voltage Ux of amplifier 9 decreases U x

UU

Ј3Ј3

напр женийstress

IVCo ,Пч IVCo, PC

-р-75- (QO х) Разность амплитуд -р-75- (QO х) Amplitude Difference

преобразуетс transformed

Ч и ихH and them

QQ

00

5 ,. five ,.

сравнивающим устройством 10 и демодул тором 11 в напр жение посто нного тока UU и далее, суммиру сь к иоп, с помощью ПНЧ 13 преобразуетс  в частоту следовани  импульсов f.. Kf - U, при этом компенсирующее давлениеby comparing device 10 and demodulator 11 to direct current voltage UU and further, summing up to iop, with the help of LPF 13 is converted into a pulse frequency f .. Kf - U, while compensating pressure

РгWg

р tfi , Ло Рк2$г Чp tfi, Lo Pk2 $ g h

уменьшаетс  на величину 60reduced by 60

(fв - f)(fv - f)

UP, к ркUP, to pk

Uo2Uo2

- Р- R

КоTo

-оX-oX

V - Ј If- 4х Г2 со гхV - Ј If- 4х Г2 со гх

°0° 0

компенсирующую измер емое давление с точностью погрешности системы уравновешивани  .compensating measured pressure with accuracy of the balancing system.

Тогда измер емое давление пропорционально выходной частоте и выражаетс Then the measured pressure is proportional to the output frequency and is expressed as

РгWg

-оUooo

рх px

f Г сf G with

Погрешность чувствительности предлагаемого манометраThe sensitivity sensitivity of the proposed gauge

k feo+ 2 + ft0-2RПервую часть Г + 2jJfUo + У можно обеспечить менее 0,01%, это значит, что погрешность манометра будет, в основном, определ тьс  нестабильностью величины зазора 04 , котора  не будет превышать нескольких сотых долей процента.k feo + 2 + ft0-2R The first part of G + 2jJfUo + Y can be provided less than 0.01%, which means that the error of the pressure gauge will mainly be determined by the instability of the gap 04, which will not exceed a few hundredths of a percent.

Начальной частоте ЈQ (при отсутствии измер емого давлени ) соответствует начальный прогиб компенсирующей мембраны 5, обусловленный силами прит жени  пластин 3 и 6, компенсируемый, как отмечено выше , предварительной деформацией мембраны 5.The initial frequency ЈQ (in the absence of a measured pressure) corresponds to the initial deflection of the compensating membrane 5, caused by the attractive forces of the plates 3 and 6, compensated, as noted above, by preliminary deformation of the membrane 5.

Claims (1)

Расчеты показывают, что если опорный электрод конденсатора Со занимает 20% площади мембраны, то погрешность линейности при наибольшей деформации мембраны составит не более единиц процентов. В режиме компенсации она снижаетс  в К 10 раз. Формула изобретени Calculations show that if the reference electrode of the capacitor Co occupies 20% of the membrane area, then the linearity error with the greatest deformation of the membrane will be no more than a few percent. In compensation mode, it decreases K by a factor of 10. Invention Formula Устройство дл  измерени  давлени , содержащее датчик давлени , состо щий из корпуса, в котором устанрвле- ны измерительна  и компенсирующа  мембраны, и измерительную схему,сос-1A device for measuring pressure, comprising a pressure sensor consisting of a housing in which a measuring and compensating diaphragm and a measuring circuit, co-1, are installed то щую из усилител  и демодул тора, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени , в него введены схема сравнени , сумматор, преобразователь напр жени  в частоту, источник стабилизированного напр жени  и формирователь импульсов стабильной длительности и амплитуды , при этом на измерительной мембране размещены первый центральный электрод и первый кольцевой электрод, а на компенсирующей мембране - второй центральный электрод напротив первого центрального электрода, а также второй и третий кольцевые электроды, установленные напротив первого кольцевого электрода,причем первый центральный электрод заземлен , первый кольцевой электрод соединен с входом усилител , выход ко1328This is made up of an amplifier and a demodulator, characterized in that, in order to improve the measurement accuracy, a comparison circuit, an adder, a voltage-to-frequency converter, a stabilized voltage source and a pulse shaper of stable duration and amplitude are introduced, and on the measuring membrane the first central electrode and the first ring electrode are placed, and on the compensating membrane - the second central electrode opposite the first central electrode, as well as the second and third ring electrodes, is installed opposite the first ring electrode, the first central electrode is grounded, the first ring electrode is connected to the input of the amplifier, the output terminal торого соединен с вторым кольцевым электродом и первым входом схемы сравнени , подключенной своим выходом к первому входу сумматора,соединенного с преобразователем напр жени  в частоту, выход которого подключен параллельно к входу триггера , к входу формировател  импуль10 сов и к выходу устройства дл  измерени  давлени , при этом выход триггера соединен с третьим кольцевым электродом, с вторым входом схемы сравнени  и с управл ющим входомthe second is connected to the second ring electrode and the first input of the comparison circuit connected by its output to the first input of the adder connected to the voltage-frequency converter, the output of which is connected in parallel to the trigger input, to the input of the pulse generator 10 and to the output of the pressure measuring device when This trigger output is connected to the third ring electrode, to the second input of the comparison circuit and to the control input 15 демодул тора, а выход источника стабилизированного напр жени  подключен к цепи питани  триггера, к второму входу сумматора и цепи питани  формировател  импульсов, выход которо20 Го подключен к второму центральному электроду.15 of the demodulator, and the output of the stabilized voltage source is connected to the trigger power supply circuit, to the second input of the adder and the power supply circuit of the pulse former, the output of which is 20 Go is connected to the second central electrode. 3 Р 3 Р Si A U J/1Si A U J / 1 фие iPhie I фиг 2fig 2 Составитель А.Зосимов Редактор И.Сегл ник Техред л.СердюковаCompiled by A. Zosimov Editor I. Segl nik Tehred L. Serdyukova Заказ 536Order 536 Тираж 355Circulation 355 ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5VNIIPI State Committee for Inventions and Discoveries at the State Committee on Science and Technology of the USSR 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab. 4/5 Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101Production and Publishing Combine Patent, Uzhgorod, st. Gagarin, 101 Корректор М.МаксимишинецProofreader M.Maksimishinets ПодписноеSubscription
SU894662169A 1989-03-13 1989-03-13 Pressure measuring device SU1631328A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894662169A SU1631328A1 (en) 1989-03-13 1989-03-13 Pressure measuring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894662169A SU1631328A1 (en) 1989-03-13 1989-03-13 Pressure measuring device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1631328A1 true SU1631328A1 (en) 1991-02-28

Family

ID=21434049

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU894662169A SU1631328A1 (en) 1989-03-13 1989-03-13 Pressure measuring device

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1631328A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 934254, кл. G 01 L 9/12, 1932. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4457179A (en) Differential pressure measuring system
US5424650A (en) Capacitive pressure sensor having circuitry for eliminating stray capacitance
US4584885A (en) Capacitive detector for transducers
US4357834A (en) Displacement converter
GB2186693A (en) A device
US5817943A (en) Pressure sensors
JPS62500542A (en) Circuit for capacitive sensor made of "free" material
US4449409A (en) Pressure measurement system with a constant settlement time
CA1301471C (en) Force measuring device
US4434664A (en) Pressure ratio measurement system
US4570490A (en) Differential pressure ratio measurement system
US3425281A (en) Vacuum gauge apparatus
SU1631328A1 (en) Pressure measuring device
WO1998026262A1 (en) Method and apparatus for electronic compensation of erroneous readings caused by resonance in a capacitive pressure transducer
JP3329480B2 (en) Differential pressure measuring device
JPS6182104A (en) Electrostatic capacity type range finder
US3664237A (en) Pressure sensor
CN109631741B (en) Resonant strain sensor with high-precision compensation
RU2010200C1 (en) Capacitive pressure transducer and device forming its output signal
US4690004A (en) Variable-reluctance transducer
RU2010202C1 (en) Capacitive pressure transducer and device to form its output signal
SU1408263A1 (en) Strain-gauge pressure transducer
RU2010198C1 (en) Capacitive transducer of pressure difference
SU1290113A1 (en) Compensating pneumoelectric pressure meter
RU2285249C2 (en) Pressure transducer