SU1765733A1

SU1765733A1 - Differential capacitance pressure gauge

Info

Publication number: SU1765733A1
Application number: SU904807371A
Authority: SU
Inventors: Иван Анатольевич Шушпанов; Евгений Петрович Клюев; Николай Прокофьевич Николаиди
Original assignee: Волжский Научно-Исследовательский Институт Гидротехники И Мелиорации
Priority date: 1990-03-29
Filing date: 1990-03-29
Publication date: 1992-09-30

Description

ка. В полость 4, где размещен емкостный преобразователь, залита кремнийорганиче- ска жидкость Дл первоначальной тарировки и выставки пластин 8 и 9 Относительно друг друга в состав датчика включены два уСТройства выставки, состо щие из цилиндрический пружин Тб, винтов 17, стопорных гаек 18 и кронштейнов 19.ka Silicon fluid is poured into cavity 4, where a capacitive transducer is located. For the initial calibration and exhibition of plates 8 and 9 Two devices of the exhibition are included in the sensor, consisting of a TB cylindrical spring, screws 17, lock nuts 18 and brackets 19 .

Датчик работает следующим образом. Вследствие того, что подвижна и неподвижна части емкостного преобразовател состо т из п числа пластин 8 и 9, расположенных друг против др угаТто и емкость конденсатора, образованного этими пластинами, увеличитс в п раз, а при перемещении их относительно друг друга вследствие разности давлений Pi и Рг на мембраны 5 и б общее изменение емкости увеличитс в п раз, что и приве дет к увеличению чувствительности в п разThe sensor works as follows. Due to the fact that the movable and fixed parts of the capacitive converter consist of n number of plates 8 and 9 located opposite each other, and the capacitance of the capacitor formed by these plates will increase n times, and when moving them relative to each other due to the pressure difference Pi and Pr on membranes 5 and b the total change in capacitance will increase by n times, which will increase the sensitivity by n times

Однако, если кажда подвижна пластина 8 будет располагатьс симметрично относительно двух соседних неподвижных пластин 9 при отсутствии разности давлений (в начальном положении), то в случае перемещени подвижной части при по влении разности давлений в ту или иную сторону от точки симметрии обща емкость этой ситемы будет увеличиватьс в любом случае и разбаланс моста будет происходить в одну сторону что создаст неопределенность в показани х фазочувствительного измерител 14 Он покажет амплитуду воздействи , но не определит знак разности давлений. Если же кажда подвижна пластина будет располагатьс несимметрично в зазоре относительно неподвижных пластин, а именно на 1/4 зазора от одной неподвижной и на 3/4 зазора от другой из пластин, то при действии разности давлений и соответственном перемещении подвижных пластин в одну сторону обща емкость преобразовател увеличитс а при движении в другую - уменьшитс относительно значени , которые она имела при первоначальном расположении подвижных пластин и относительно конденсатора 13, при помощи которого устанавливаетс баланс моста в начальном положении В этом случае фазо- чувствительный измеритель определит не только величину разности давлений, но и ее знак Дл того, чтобы мембраны 5 и 6 не деформировались от абсолютных давлений, полооть 4 между ними заполн етс крем- нийорганичёской непровЪд щей жидкостью , котора гт р оме того, вьГполн ет функцию демпфирующей, что важно дл сглажиёан йй и мПул ьсньГх помёхТ However, if each movable plate 8 is located symmetrically with respect to two adjacent fixed plates 9 in the absence of a pressure difference (in the initial position), then in the case of moving the movable part when the pressure difference appears in one direction or another from the point of symmetry, the total capacity of this system in any case, the unbalance of the bridge will occur in one direction, which will create uncertainty in the readings of the phase-sensitive meter. 14 It will show the amplitude of the effect, but will not determine the sign of the times pressure conditions. If each movable plate is located asymmetrically in the gap relative to the fixed plates, namely, 1/4 of the gap from one fixed and 3/4 of the gap from the other of the plates, then under the action of pressure difference and the corresponding movement of the movable plates in one direction the converter will increase while moving to another will decrease relative to the value it had when the movable plates were initially located and relative to the capacitor 13, which is used to establish the balance of the bridge in the initial position. In this case, the phase-sensitive meter will determine not only the magnitude of the pressure difference, but also its sign. In order for the membranes 5 and 6 not to deform from the absolute pressures, the distance 4 between them is filled with organosilicon non-conductive liquid, which is In addition, the function of the damping function is important, which is important for smoothing and munking.

Начальна тарировка датчика и выставка подвижных пластин относ ит елБно н пбд- ti ил The initial calibration of the sensor and the exhibition of movable plates rela tively pbd-ti il

вижных производитс устройствами выставки (15-19) Враща гайки 18 в ту или иную сторону, измен ют нат г пружин 16 таким образом, чтобы подвижные пластиныVision devices produced by the exhibition (15-19). Rotating the nuts 18 in one direction or another, change the tension of the springs 16 so that the movable plates

зан ли требуемое положение относительно неподвижных. В предлагаемой конструкции жесткость измерительных мембран 5 и 6 дополн етс жесткостью пружин 16 и может измен тьс плавно нат гом этих пружин сwhether the desired position is relative to the fixed. In the proposed construction, the stiffness of the measuring membranes 5 and 6 is complemented by the stiffness of the springs 16 and can be varied by gradually tensioning these springs with

0 помощью винтов 17, чем обеспечиваетс укладка шкалы датчика в заданный диапазон давлений. Ступенчатое изменение диапазонов измерений может осуществл тьс сменой пружин с заданной жесткостью, что0 by means of screws 17, which ensures that the scale of the sensor is placed in a given pressure range. A step change in the measurement ranges can be accomplished by changing the springs with a given stiffness, which

5 легко осуществл етс без нарушени герметичности полости ёмкостного преобразовател .5 is easily implemented without disturbing the cavity tightness of the capacitive transducer.

Использование предлагаемого датчика давлени в расходомерах воды и газа и дру0 гих устройствах, функционирующих на принципах измерени разности давлений, позволит создать простые и надежные устройства с высокой чувствительностью и широким диапазоном измерений.The use of the proposed pressure sensor in water and gas flow meters and other devices operating on the principles of differential pressure measurement will make it possible to create simple and reliable devices with high sensitivity and a wide range of measurements.

5 Как показали испытани экспериментального образца, его выходной сигнал простиралс от 0,5 мВ до 3 В при питании измерительной части моста переменным током с напр жением 5 В С ростом напр же0 ни и частоты питающего тока крутизна измерительной характеристики датчика пропорционально увеличитс Легкость тарировки и смены диапазонов измерени позволит использовать один и тот же базовый5 As shown by testing an experimental sample, its output signal stretched from 0.5 mV to 3 V when the measuring part of the bridge was powered with alternating current with a voltage of 5 V. With increasing voltage and frequency of the supply current, the slope of the measuring characteristic of the sensor will increase proportionally. measurement ranges allow the use of the same basic

5 датчик давлени в широком р ду измерительных устройств, что экономически выгодно , так как позволит отказатьс от р да специализированных датчиков5 pressure sensor in a wide range of measuring devices, which is economically advantageous, since it will allow to refuse a number of specialized sensors

Claims

Invention Formula

0 Differential capacitive pressure sensor, comprising a housing, two membranes placed in an intermembrane cavity, a force-transmitting element and a moving and stationary electrodes, 5 characterized in that, in order to increase the sensitivity, in it the power-transmitting element is made in the form of a rod connecting the centers of the membranes, a moving electrode made in the form of the first electrically connected parallel metal plates mounted on the rod, with equal gaps relative to each other, and the fixed electrode is made in the form of a second x electrically connected parallel metal plates placed in the gaps between the first plates and fixed in the case, and less than that. Between each first and the corresponding second plate is equal to a quarter of the gap between the first plates.