SU1675705A1

SU1675705A1 - Частотный датчик давлени

Info

Publication number: SU1675705A1
Application number: SU894749276A
Authority: SU
Inventors: Виктор Александрович Зиновьев; Анатолий Иванович Русских; Виктор Яковлевич Дуркин; Вячеслав Борисович Акимов
Original assignee: Предприятие П/Я А-1891
Priority date: 1989-09-04
Filing date: 1989-09-04
Publication date: 1991-09-07

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике, в частности к частотным датчикам давлени со струнными резонаторами, и может быть использовано дл измерени давлени с высокой точностью в услови х переменных температур. Цель изобретени - повышение точности измерени давлени за счет уменьшени температурной погрешности . Это достигаетс за счет того, что в частотном датчике давлени , содержащем мембрану 2 с установленными на ней стойками 3, между которыми закреплена струна 4, введены две дополнительные стойки 5, между которыми закреплена дополнительна опорна струна 6, а место закреплени измерительной и опорной струн выполнено путем спаивани металлических струн в стекле 7 с втулками 8, выполненными из материала с малым температурным коэффициентом линейного расширени . 2 ил.

Description

Изобретение относится к измерительной технике,, в частности к частотным датчикам давления со струнными резонаторами, й может быть использовано для измерения давления с высокой точностью в устройствах контроля и управления, работающих в условиях переменных температур.

Целью изобретения является повышение точности измерения давления за счет уменьшения температурной погрешности.

Нафиг. 1 показан частотный датчик давления, разрез; на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Частотный датчик содержит изготовленные за одно целое корпус 1 с мембраной 2 и стойками 3 и 5, причем дополнительные стойки 5 расположены на недеформируемом периферийном участке мембраны 2 на одной прямой с основными стойками 3. Между основными стойками 3 жестко закреплена измерительная струна 4, а между дополнительными стойками 5 - опорная струна 6, пропущенная сквозь отверстия в основных стойках 3. Места закрепления измерительной 4 и опорной 6 струн выполнены путем спаивания их в стекле 7 с втулками 8, выполненными из материала, температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) которого очень мал и имеет значение, близкое к ТКЛР стекла. Струны 4 и 6 расположены между полюсами магнитов 9.

Частотный датчик работает следующим образом.

Измеряемое давление, воздействуя на мембрану 2, вызывает поворот стоек 3, в результате происходит изменение натяжения струны 4, закрепленной между стойками с помощью стеклоспая 7 и втулок 8 и расположенной в магнитном поле, образованном постоянными магнитами 9. Изменение натяжения струны 4 вызывает изменение ее собственной частоты колебаний, Возбуждение и снятие сигнала осуществляются на основе магнитоэлектрического способа возбуждения в автоколебагельном режиме. При изменении температуры, измеряемой среды происходят температурные деформации мембраны 2, которые вызывают дополнительный поворот стоек 3, относительно измеряемого давления, а следовательно, и дополнительное изменение натяжения струны 4 и изменение ее собственной частоты.

Аналогично работает опорная струна 6, собственная (резонансная)частота которой изменяется только от воздействия температуры и не изменяется от давления, так как она закреплена в дополнительных стойках 5, которые расположены на недеформируемом участке мембраны 2. Учитывая, что из мерительная 4 и опорная 6 струны закреплены на одинаковом расстоянии от центра мембраны 2, а также учитывая идентичность их размеров, креплений и материала, из которого изготовлены струны, то при изменении температуры измеряемой среды линейные приращения от температуры одинаковы, Крепление струн путем спаивания их в стекле 7 между втулками 8 из материала, ТКЛР которого близок к стеклу, позволяет исключить силовое воздействие на концах струн. По разностной частоте колебаний измерительной и опорной струн судят о величине измеряемого давления. В силу того, что измерительная и опорная струны находятся в одинаковых температурных условиях, а также учитывая идентичность их размеров, креплений, материалов, сила натяжения струн от воздействия температуры изменяется на одинаковую величину, следовательно, разностная выходная частота не зависит от изменения температуры.

Съем информаций с датчика реализуется путем измерения разности частот колебаний струн fi и f2 в зависимости от приложенного давления Р и температуры. Функция преобразования для такого типа устройств запишется в виде

Δ f=f 1+Δ f ι(η+ Δί i(P)-f2+ + Δί2(Τ)+ Δί2(Ρ), (1) где fi, f2 - частота колебаний измерительной и опорной струн;

Δίι(Τ), Δί2(Τ) - приращение частот измерительной и опорной струн от изменения температуры;

Δίι(Ρ), Δί2(Ρ) - приращение частот измерительной и опорной струн от давления.

В предлагаемой конструкции Δ fι(Τ)= =Δί2(Τ), так как струны одинаковы по конструктивным размерам и креплению. Δί2(Ρ)=0, гак как опорная струна размещена на недеформируемом периферийном участке мембраны.

С учетом изложенного, выражение (1) принимает вид

Δ Μι+Δ f i(P)-f₂ (2)

Из выражения (2) видно, что разностная частота не зависит от изменения температуры, а зависит от изменения давления измеряемой среды.

Таким образом, предлагаемый датчик давления с частотным выходом обладает повышенной точностью измерения. Это достигается за счет равномерного температурного расширения мембраны и стоек основных и дополнительных, расположении.·; на мембране. Следовательно, собственные частоты на измерительной ft и опорной f2 струнах изменяются от температуры по существу в равной степени, а значит, и преобразование полученной информации в форме измерения частот fi и f2 выделяет разностный выходной сигнал, который не зависит от изменения температуры.

Предлагаемый датчик давления обладает высокой точностью измерения за счет практически полного исключения аддитивной и уменьшения мультипликативной температурной погрешности.

Claims

Формула изобретения

Частотный датчик давления, содержащий мембрану с утолщенным периферийным участком и с установленными на ней основными стойками с отверстиями, в которых закреплена измерительная струна с утолщенными концами, расположенная между полюсами магнитов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения давления за счет уменьшения температурной погрешности, в нем на периферийном участке мембраны выполнены две дополнительные стойки с отверстиями, расположенные с основными стойками в одной плоскости, проходящей через центр мембраны, при этом в отверстиях дополнительных стоек закреплена введенная в датчик дополнительная опорная струна, идентичная измерительной струне, причем опорная струна расположена между полюсами магнитов, а точки закрепления опорной и измерительной струн расположены на одинаковом расстоянии от центра мембраны и опорная струна пропущена через отверстия, выполненные в основных стойках, имеющие диаметр, больший, чем утолщенные концы струны, при этом концы измерительной и опорной струны опаяны стеклом и к ним с помощью пайки прикреплены крепежные втулки, выполненные из материала с малым температурным коэффициентом линейного расширения.