SU1663461A1 - Датчик давлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к приборостроению, в частности к емкостным датчикам давлени , и может быть использовано при замере давлени  в средах с наличием перегрузок. Цель изобретени  - повышение надежности и устойчивости к многократным перегрузкам. Это достигаетс  за счет снабжени  датчика упругим элементом, пружиной 4, подпружинивающей пластину 3 с электродами. Кроме того, жесткий центр 8 мембраны 2 выполнен с утолщением с противоположной стороны от измер емого давлени . 1 ил.

Description

фцг.1

Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности к емкостным преобразовател м давлени , и может быть использовано дл  измерени  статических и динамических давлений жидких и газообразных высокотемпературных сред.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  давлени  путем умень- шени  температурной погрешности.

На фиг. 1 изображен емкостный датчик давлени , разрез; на фиг. 2 - разрез А-А (измерительна  схема, в которую включен датчик, не показана).

Датчик содержит корпус 1, упругий элемент - мембрану 2 с жестким центром 3, выполненные за одно целое с корпусом, пластину 4, втулку 5, жестко соединенную по контуру с жестким центром 3 сваркой. На поверхност х мембраны 2 втулки 5 и пластины 4, обращенных одна к другой, сформированы методом напылени  обкладки 6, 7 конденсатора измерительного (Сх), об- кладки 8„ 9 компенсационного конденсатора (С) и обкладки 10, 11 эталонного конденсатора (С), которые включены в электрическую измерительную схеденсатора , расположенна  между мембраной 2 и пластиной 4, остаетс  относительно посто нной.

Величины емкостей передаютс  с помощью измерительной схемы на регисрацию аппаратуру, преобразующую их в выходной сигнал пропорционально отношению емкостей , где Св - ёмкость конденсатора при нулевом давлении . Величина этого отношени  на самом низком уровне измер емого давлени  соответствует значению

С0/СХ(Р0)«1,

т.е. емкость измерительного и эталонного конденсаторов устанавливаетс  равным на самом низком уровне измер емого давлени . Возникающие температурные напр жени  в материале корпуса измен ют величины зазоров конденсаторов между обкладками 6-11 электродов неравномерно в силу неодинаковых изменений размеров толщин мембраны и пластины, образующих зазор .

Следовательно, значение измерительной емкости Су уже при давлении, равном нулю, измен етс  пропорцио-

35

му с помощью проводников. Конструкци  зо нальн° изменению температуры, при- датчика основана на принципе изменени  начального зазора d между пластиной 4 и мембраной 2 при воздействии давлени  Р„

Емкость Сх измерительного конденсатора и емкость Сэ эталонного конденсатора станов тс  равными на самом низком уровне измер емого давлени , что достигаетс  идентичным выполнением поверхностей этих конденсаторов (GX и CU) и сохранением одинакового рассто ни  между этими поверхност ми, т.е. , где сЦ-- зазор между элек40

тродами измерительного °конденсатора,

d - зазор между электродами эталон- 45

о ного конденсатора.

Датчик давлени  работает следующим образом.

При подаче измер емой среды с давчем значение измерительной емкости CK отличаетс  от емкости С0, т.е. при температуре С0/СХ (Р0)1.

Так как материал втулки 5 по тем- пературном коэффициенту линейного расширени  (ТКЛР-) выбран с достаточн высокой степенью чувствительности к малому изменению температуры относительно материала мембраны, то устано ка втулки 5 в цилиндрическую часть жесткого центра 3 мембраны 2 мен ет относительное положение поверхностей электродов 6 и 8, т.е. компенсационный конденсатор (С,,.)  вл етс  более чувствительным к температуре, чем измерительный конденсатор (Сх), и  в л етс  таким образом термокомпенсаци онным. Подсоедин   компенсационную емкость С fc к измерительной емкости

лением Р., на мембрану 2 происходит ее 5о х последовательно, или параллельно,

прогиб и относительное перемещение жесткого центра 3 на величину &dx между электродом 6, расположенным на мембране 2 в районе жесткого центра 3, и электродом 7, расположенным на пластине 4Э в результате чего мен - ( етс  (увеличиваетс ) емкость С измерительного конденсатора на зеличину &СХ, тогда емкость С эталонного кон-

55

отношение емкостей

. (р г CX+CK % с

при параллельном соединении емкостей (с и С

Схи

JЈ (p ЧГ0

CX.+GK

t)

нальн° изменению температуры, при-

чем значение измерительной емкости CK отличаетс  от емкости С0, т.е. при температуре С0/СХ (Р0)1.

Так как материал втулки 5 по тем- пературном коэффициенту линейного расширени  (ТКЛР-) выбран с достаточно высокой степенью чувствительности к малому изменению температуры относительно материала мембраны, то установка втулки 5 в цилиндрическую часть жесткого центра 3 мембраны 2 мен ет относительное положение поверхностей электродов 6 и 8, т.е. компенсационный конденсатор (С,,.)  вл етс  более чувствительным к температуре, чем измерительный конденсатор (Сх), и  вл етс  таким образом термокомпенсационным . Подсоедин   компенсационную емкость С fc к измерительной емкости

х последовательно, или параллельно,

х последовательно, или параллельно,

отношение емкостей

. (р г CX+CK % с

при параллельном соединении емкостей (с и С

Схи

JЈ (p ЧГ0

CX.+GK

t)

при последовательном соединении С и Ск остаетс  не измененным при любых изменени х температуры.

Таким образом, положительный эффект в изобретении достигаетс  за счет компенсации температурных нений соотношени  емкостей эталонного и измерительного конденсаторов путем подключени  последовательно, или параллельно компенсационного (термозависимого ) конденсатора к измерительному . Кроме того, достигаетс  практически полное исключение температурной погрешности начального вы- ходного сигнала, а следовательно, увеличение точности измерений давлений измер емой среды в 1,5-2 раза в диапазоне от -200 до +200°С криогенных температур.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  давлени , включающее емкостный датчик давлени  и измерительную схему с регистратором , при этом датчик давлени  содержит вакуумированный корпус, упругую мембрану с жестким утолщенным центром, выполненным со стороны подвода измер емой среды, изолирован- ными центральным электродом измерительного конденсатора и кольцевым периферийным электродом эталонного конденсатора и установленную с зазором относительно мембраны пластину

   5

   0

   5

   с расположенными на ней зеркально- симметричными неподвижными изолированными электродами измерительного и эталонного конденсаторов, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности за счет уменьшени  температурной погрешности, в датчике давлени  в жестком центре мембраны по центру выполнено сквозное отверстие , в которое установлена с зазором введенна  в датчик втулка, выполненна  из материала с коэффициентом линейного расширени  большим по сравнению с коэффициентом линейного расширени  материала мембраны, при этом один торец втулки жестко скреплен с торцовой частью жесткого центра, а ее свободный торец расположен заподлицо с поверхностью мембраны и на нем установлен через изолирующую прокладку дополнительный круглый электрод, введенный в датчик термокомпенсационного конденсатора, второй ответный электрод которого в виде круга расположен зеркально-симметрично на пластине , а электроды измерительного конденсатора выполнены в форме колец, один из которых установлен по краю отверсти  жесткого центра, а другой - на пластине, при этом термокомпенсационный конденсатор включен в измерительную схему последовательно или параллельно с измерительным конденсатором .

   А-А