SU1719942A1 - Датчик давлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  статическою и динамического давлений жидких и газообразных сред. Цель изобретени  - повышение точности за счет уменьшени  нелинейности. Датчик содержит мембрану 1, проточка которой раздел ет ее на центральную подвижную часть 2 и периферийную неподвижную часть 3. К периферийной неподвижной части 3 при помощи кольца 4 жестко крепитс  диск 5. На центральной подвижной части 2 и на диске 5 выполнены центральные электроды, образующие переменную емкость. На периферийной неподвижной части 3 и на диске 5 выполнены периферийные электроды 7, образующие эталонную емкость. От внешней среды электроды защищены гермоп- роходником 8, в котором предусмотрены контакты 9 дл  соединени  электродов электронным преобразователем. При помощи штуцера 10 конструкци  устанавливаетс  на контролируемые объекты. 2 ил. СО С о о J го

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности к датчикам давлени , и может быть использовано дл  измерени  статического и динамического давлений жидких и газообразных сред.

Известен емкостный преобразователь давлени , содержащий корпус и мембрану, выполненные из одинакового материала и соединенные неразъемно, на которых размещены два электрода.

Недостатком известной конструкции  вл етс  нелинейность, обусловленна  отсутствием опорной емкости и неравномерным приращением емкости от измер емого давлени , за счет того, что подвижна  мем- брана от давлени  становитс  выпуклой, а неподвижный электрод остаетс  плоским.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  датчик давлени , содержащий вакуумированный корпус, мембрану, снабженную напротив нее диском, закрепленным в корпусе с помощью штока, емкостный преобразователь деформации, выполненный в виде двух пар противолежащих электродов - центрально- го и периферийного.LНедостатками известногб Д атчика давлени   вл ютс  нелинейность выходной характеристики из-за неплоскопараллельного перемещени  электродов емкостей и нали- чие внутренней полости в опорном основании , в результате чего образуетс  застойна  зона датчика, где может накапливатьс  и застывать измер ема  среда.

Цель изобретени  - повышение точно- сти за счет уменьшени , нелинейности.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что конструкци  датчика давлени , содержащего корпус с электродами и размещенную напротив электродов мембрану, предус- матривает выполнение дополнительных изолированных электродов, зеркально симметричных электродам корпуса, а на мембране между дополнительными электродами выполнена кольцева  проточка с за- данными размерами.

Положительный эффект, заключающий- с  в увеличении точности, достигаетс  за счет выполнени  кольцевой проточки и дополнительных изолированных электродов.

На фиг. 1 показаны конструкци  датчика давлени  и топологи  электродов на поверхности мембраны; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Датчик давлени  включает мембрану 1, проточка которой раздел ет ее на центральную подвижную часть 2 и периферийную неподвижную часть 3.

К периферийной неподвижной части 3 при помощи кольца 4 жестко крепитс  диск

5. На центральной подвижной части 2, со стороны, обратной воздействию измер емой среды, а также на противолежащей стороне диска 5 выполнены центральные электроды 6, образующие переменную емкость Сх. На периферийной неподвижной части 3 с той же стороны, а также на диске

5выполнены периферийные электроды 7, образующие эталонную емкость Сэ. От внешней среды электроды, образующие емкости , защищены гермопроходником 8. в котором предусмотрены контакты 9 дл  соединени  электродов 6 и 7 с преобразователем емкости в напр жение или ток. При помощи штуцера 10 конструкци  устанавливаетс  на контролируемые объекты.

Датчик давлени  работает следующим образом..

При подаче измер емого давлени  Рхна мембрану 1 происход т ее прогиб и перемещение центральной подвижной части 2 по отношению к диску 5 вместе с центральным электродом 6, в результате чего мен етс  (увеличиваетс ) емкость на величину Сх и становитс  равной

ДСх,

где Со - величина переменной емкости на самом низком уровне измер емого давлени .

Емкость периферийных электродов 7 не измен етс , так как периферийна  неподвижна  часть 3 от давлени  не перемещаетс  по отношению к диску 5 и остаетс  равной Сэ. Равенство начальных емкостей при начальном уровне давлени  Со-Сэ обусловлено равенством площадей электродов и одинаковой величиной зазора между част ми 2 и 3 мембраны по отношению к диску 5. Таким образом, от изменени  давлени  Рх емкость между центральными электродами

6увеличиваетс  на величину Сх, а емкость между периферийными электродами 7 не измен етс . В преобразователе емкости в напр жение или ток выходной сигнал измен етс  пропорционально величине отношений , переменной к эталонной емкости, а следовательно, пропорционально величине изменени  давлени .

Реализаци  осуществл етс  за счет выбора оптимальных размеров внутреннего и наружного радиусов проточки в мембране 1 с позиции сохранени  достаточной величины перемещени  центральной подвижной части 2 при сохранении необходимой величины площади плоской ее поверхности дл  размещени  центрального электрода 6 и достижени  равенства площадей центральной подвижной и периферийной частей , где размещены электроды, при обеспечении плоскопараллельного перемещени  центрального электрода. Размеры проточки, обеспечивающие указанные услови , задаютс  по соотношению

r 0-544 R, ,769 R, где г-внутренний радиус:

t - наружный радиус проточки;

R - радиус мембраны.

Таким образом, выполнение проточки в мембране по приведенному соотношению позвол ет повысить точность датчика за счет обеспечени  плоскопараллельного перемещени  центрального электрода и отсутстви  перемещени  периферийного электрода от давлени  измер емой среды. При этом сохран етс  равенство площадей электродов измерительной и эталонной емкостей ..

Кроме того, выполнение проточки на мембране со стороны, обратной воздействию измер емой среды, обеспечивает эбсо- лютную плоскостность воспринимающего элемента датчика (отсутствие углублений со стороны воздействи  измер емой среды), что позвол ет использовать датчик дл  измерени  в зких сред с высокой точностью.

Сущность изобретени  заключаетс  в достижении плоскопараллельного перемещени  центрального электрода с максимальной чувствительностью относительного изменени  емкостей к измер емо-

му давлению при отсутствии углублений и полостей на контактирующей со средой поверхности мембраны датчика, в результате чего за счет уменьшени  нелинейности возрастает точность измерени .

Предлагаемый датчик давлени  выгодно отличаетс  от прототипа более линейной метрологической характеристикой от измер емого параметра, в результате - повышенной в 1,7-1,9 раз точностью измерени  при расширении функциональных возможностей .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Датчик давлени , содержащий корпус с центральным круглым и периферийным кольцевым электродами, размещенную напротив электродов мембрану, от ли ч а ю- щ и и с   тем, что, с целью повышени  точности за счет уменьшени  нелинейно-- сти, в нем на мембране выполнены дополнительные изолированные электроды, зеркально симметричные электродам корпуса , причем на мембране между дополнительными электродами выполнена кольцева  проточка, внутренний г и наружный t радиусы которой определены из соотношений

   ,544 R, ,769 R, где R - радиус мембраны.

   А -А