SU779834A1 - Датчик давлени - Google Patents

Description

(54) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относитс  к области приборостроени  и предназначено дл  измерени  быстромен ющихс  давлений например, в цилиндре двигателей .внут треннего сгорани  (ДВС). Известны датчики давлени , содержащие корпус, чувствительный элемент выполненный в виде мембраны, закрепленной в корпусе, и пьезокварцевый преобразователь, преобразующий давление на мембрану в электрический сигнал il. Недостатком указанного датчика .  вл етс  то, что он имеет сравнитёль то большую погрешность в измерени х давлений. Известно техническое решение, содержащее корпус с закрепленной в нем между двум  полусферическими решетчатыми поверхност ми чувствительной мембраной преобразовател  давлени  в электрический сигнал 2. Суй(ественным недостатком указанного датчика давлени   вл етс  то/ что он фиксирует только усредненные значени  текущего давлени  за определенное количество циклов, что не всегда удовлетвор ет экспериментатора , особенно при исследовании фаэовых характеристик процесса горени  в две. По этой причине при проведении экспериментальных работ на ДВС иСпользуют два; датчика давлени : пневМоэлектрический , дл  измерени  усредненных за несколько циклов значений индикаторного давлени , и пьезоэлектрический , дл  измерени  теку- . (дих значений давлений за один цикл. Целью насто щего изобретени   вл етс  повышение точности измерени  за счет расширени  объема информации о значени х быстромен ющегос  давле-г ни  и возможности одновременной регистрации по цикловых.и усредненных значений измер емого давлени . Указанна  цель достигаетс  тем, что преобразователь давлени  выполнен в виде последовательно расположенных индуктивного Ипьезоэлектрического преобразователей с установленной между ними дополнительной мембраной , образующей с чувствительной мембраной полость компенсирующего давлени .. На чертеже представлен общий вид предлагаемого датчика, включающего корпус 1, внутри- которого наход тс  приемна  мембрана 2, зажата  межУ двум  полусферическими решетками З; индуктивный преобразователь 4 катушкой индуктивности 5 и warнитопроводом 6J разделительна  мембрава 7, йроставка 81 изол тор 9, една  прокладка 1.0j пьезокварцевый преобразователь 11, состо щий из двух кварцевых пластин 12, между которыми расположен токосъемник 13, корпус чувствительного элемента 14,на который опираетс  пьезоква1зцевый преобразователь , зат нуть1й гофрированным стаканчиком 15, второй токосъемник16 , опирйк цийс  через изол тор 17 на штуцер 18. При помощи штуцера 18, ввернутого во втулку 19, пьезокварцевый преобразователь 11 прижимаетс  к верхне- полусферической решетке, 3. Подвод воздуха под давлением осуществл ет с  через серьгу 20, котора  крепитс  во втулке 19; имеющей отверстие дл  передачи воздуха в компенсирующую полость между мембранами 2 и 7 через кольца 21. Конец обмотки индуктивного преобразовател  4 соедине.н с корпусом 1 датчика давлени , а начало обмотки выведено через отверстие в магнитопроводе 6 к прокладке 10, с которой электрически св зан .корпус 14, на который опираетс  пьезокварцевый преобразователь 11,

Датчик давлени  работает следующим образом. .

Измер емое давление через нижнюю полусферическую решетку 3 подаетс  на приемную мембрану 2. Так

как верхн   полусферическа  решетка 3 имеет сферическое углебление, то приемна  мембрана 2 под действием давлени  прогибаетс ,Вследствие этого измен етс  эазор между приемной мембраной 2 и магнитопроводом б индуктивной катушки 5.индуктивного преобразовател  4. Полученный при этом электрический сигнал от обмотки преобразовател  4 .через токосъёмник 16, соединённого с корпусом разъ ема 22, из6ли|р6ванного от основного корпуса 1. датчика, может быть подан по экранной оплетке соединительного кабел  на входы индуктйвного и стробоскопичес1 ого усилителей (на чертеже не указаны).Корпус датчика электрически соединен с корпусами этих усилителей через .трубку подвода компенсирующего давлени , которай крепитс  к серьге 20, Величина элекТ 5йчёскдго сигнала определ етс  ycjuлием , которое потребно дл  прогиба мембраны 2, и пропсзрциональна измер емому давлению, В этой фазе работы датчика производитс  измерение низких быстромен ющихс  давлений, втом числе и давлений ни (ё атмос-.. ферного, т, к. мембрана имеет возможность пр мого и обратного хода (за счет полусферических углублений в верхней и нижней рёшет1сах 3) .

В этой же фазе работы датчика дс момента соприкосновени  приемной мембраны 2 с верхней полусферической решеткой 3 от индуктивного преобразовател  4 производитс  подача импульса на стробоскопический индикатор ,

В следующей фазе с ростом измер  емого давлени  приемна  мембрана 2 начинает давить на верхнюю полусферическую решетку 3, котора  с свой

очередь передает это усилие на корпус индуктивного преобразовател  4 и через разделительную -мембрану 7 и изол тор 9 далее на пьезокварцевый преобразователь 11, При этом

$ происходит сжатие кварцевых пластин 12, в результате чего, образуетс  электрический, зар д, пропорциональный приложенной силе или измер  емому давлению. Зар д с пьезопреобразова0 тел  11 снимаетс  с помощью токосъемника 13 и может быть подан.на электрометрический усилитель (на чертеже не указан), соединенный с центральным штырем разъема 22 по

центральной жиле соединительного кабел  (на счертеже не указан). Если корпусы приборов св заны электрически между собой, а внутреь нее сопротивление индуктивного преобразовател  мало по сравнен.ию с входным сопротивлением электрометрического усилител  (10-100 Ом и 10 -10 Ом) , то дл  последнего экранна  обмотка кабел   вл етс  замкнутой на корпус. Поэтому предлагаемый датчик давлени 

5 с применением двух преобразователей неэлектрических величин (индуктивного и пьезокварцевого) дает возможность примен ть его одновременно с трем  различными усилител ми ( индуктивным, электрометрическим и стробоскопическим ) с помощью одной линии св зи (кабел ),

При спаде измер емого давлени  .

J процесс измерени  происходит в обратном пор дке и в момент отрыва приемной мембраны 2 от верхней полусферической решетки 3 происходит подача импульса на стробоскопический индиQ катор. Причем в процессе измерени  давлени  и калибровки стробоскопического индика тора в полость между Ариемной 2 и разделительной 7 мембранами через втулку 19 и канаты конец 21 из специального воздушного баллона, подсоедин емого к серьге 20, подаетс  компенсирующее давление, которое прижимает приемную мембрану 2 к нижней полусферической решетке 3. Если величина компенсирующего давлени  меньше измё р емого на величину Р, то на стробоскопический индикатор подаетс  электрический и 1Пульс, который фиксируетс  на диаграмме в виде точки,

5 Измен   компенсирующее давление от

О до максимальной величины измер емого давлени , можно получить на ди аграмме р д последовательных точек, образующих. кривую измер емого давлеки  за несколько циклов.

Подачей компенсирующего давлени  между мембранами 2 и 7 можно восползоватьс  и дл .калибровки пьезокварцёвого преобразовател  11.

Калибровка может производитьс  в двух режимах: в статическом, когда измер емое давление отсутствует , и в динамическом - в процессе регистрации измер емого давлени .

В первом случае компенсирующее, давление, воздейству  на разделителную мембрану 7, сжимает .кварцевые пластины 12, на которых возникает зар д, пропорциональный поданному компенсирующему давлению.

При динамической калибровке на осциллограмме получаетс  запись только части измер емого давлени  за вычетом величины, крмпенсирукщего давлени  Р (Р Р;и-Р1 -йР) .Отсюда видно, что погрешность пьезокварцевого преобразовател  при измерении давлений и динамическом способе калибровки в основном определ етс  величиной усили  прогиба приемной мембраны 2 (лР) и может быть сведена к минимуму, как систематическа .

При измерении низких давлений (CkP) с помощью индуктивного преобразовател  4 калибровка произво-г дитс  аналогично, но с подачей небольших (до 1-4 кгс/см ) значений компенсирующего избыточного или вакуумного давлений.

Предел измерени  низких давлений () устанавливаетс  подбором различной толщины приемной мембраны 2.

Технико-экономическа  эффектив- ность от использовани  датчика давлени , выражаетс  в том, что он, во-первых, дает возможность регистрировать иийкиё давлени , имеющие место в цилиндре двигател  в период продувки и выхлопа , во-вторых, позвол ет осуществл ть калибровку преобразователей непосредственно на работзк цем двигателе в любой момент и тем самым повысить точность измерений и, в-третьих, обеспечивает одновременную регистрацию усредненных и цикловых значений текущего давлени , а такжепозвол ет производить замеры низких давлений, что сокращает врем  проведени  экспериментов при . испытании ДВС и повышает производительность труда.

Claims (2)

1.Авторское свидетелЁство СССР

№ 236820, кл. G 01 L 23/10, 24.07,67.

2.Краткое описание .и инструк0 ци  по эксплуатации стробоскопического индикатора |модели МАИ-2А, Москва, МАИ, 1970 (прототип).

И