SU857756A1 - Грузопоршневой барометр - Google Patents

Description

Изобретение относится к измерйтёлъ,ной технике, а именно к измерителям атмосферного давления, и предназначено преимущественно для контроля барометров.

Известен грузопоршневой измеритель ^S давления, содержащий корпус, установленный в нем сильфон с цилиндром и поршнем, связанным с грузоподъем^ ным устройством, и систему вакуумирования надпоршневого пространства £1J

Известен также грузопоршневой барометр, содержащий корпус, установленные в нем цилиндр с поршнем, нижняя часть которого соообщена с зак— _J5 репленным на корпусе герметичным заполненным жидкой смазкой сильфоном, жёсткое подвижное дно которого соединено с грузоподъемным устройством и нульиндикатором £2].

Недостатком известного устройства является невозможность расширения диапазона измерений, что снижает точность измерения.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет расширения диапазона измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введен закрепленный на корпусе концентрично относительно первого сильфона вакуумированный сильфон, дно которого жестко связано с дном первого сильфона, а верхняя часть поршня сообщена с атмосферой и снабжена грузоприемной платформой.

На фиг.1 показана схема грузопоршп невого барометра, общий вид£ на фигт2второй вариант исполнения барометра.

Устройство содержит корпус 1j установленные на нем цилиндр 2 с поршнем 3, а также концентрично расположенные на корпусе сильфоны 4,5 и упор 6. Каждый из сильфонов 4 и 5 снабжен соответственно жестким подвижным дном 7 и 8, Сильфон 4 заполнен жидкой смазкой и сообщен с нижней частью поршня 3. А сильфон 5 вакуумироваж* Подвижные днища 7 и 8 сильфонов сое

J динены·между собой с грузоподъемным устройством 9. Нулевое положение днищ сильфонов определяется при помощи нуль-индикатора 10. Верхняя часть поршня 3 снабжена грузопричиной платформой 11 с груз ами 12.

Устройство работает следующим об857756 4 когда выходной величиной является вес грузов, накладываемых на поршень. Таким образом, определяя вес грузов, накладываемых на грузоприемную $ платформу 11 (с учетом веса самого поршня), можно выполнять измерение атмосферного давления во всем диапаразом.

При некотором начальном значении атмосферного давления Р_о соединен- ю ные жесткие днища 7 и 8 сильфонов 4 и 5 находятся в нулевом положении, которое определяется с помощью нульиндикатора 10.

Для этого случая справедливо вы- и ражение^ ' (П где G_q- вес поршня с грузами при некотором начальном атмосферном давлении Р_о^ 20

S^- эффективная площадь сильфона 4;

S&— эффективная площадь сильфона 5;

S·^ эффективная площадь поршня 3. 25 При изменении атмосферного давления подвижные днища сильфонов изменяют свое положение и на выходе нуль-индикатора 10 появляется сигнал, указывающий на увеличение или уменьшение ат- 30 мосферного давления.

Предположим, что давление увеличилось, тогда так как компенсация производится увеличением давления, создаваемого поршнем, путем наложения гру- 35 зов 12 на его грузоприемную платформу 11, можно написать «=-^§ΪΓ^,·3„·Ρ₀,=Κ_π<.ρ_α , .(2) где Р_а - текущее (измеряемое) значение^ атмосферного давления.

Для варианта, изображенного на фиг.2, это значение G определяется по выражению

(3)

Оба варианта практически эквивалентны по принципу действия, так как изменением соотношения между и при той же площади поршня S_n можно получить одинаковую и необходимую чувствительность барометров в обоих вариантах, хотя конструктивно они отличаются друг от Друга.

Учитывая сказанное, можно для обоих вариантов записать G = K^Pq , (М где К - чувствительность барометра, зоне его изменения.

Приведенную относительную погрешность измерения можно определить л _&Рп .

р йтси '‘η ^f где A P_n - абсолютная погрешность измерения в единицах давления;, k G^ - абсолютная погрешность измерения в единицах веса;

- погрешность чувствитель' ности;

Если в выражении ¢1) чувствительность обозначить через K_R и вычесть его из выражения (4), то получим ^G - V<H^(Pa-^po) илиА,С^ДР_а;(6)

Тогда можно записать

G -_G^6 = К_п (Р_о+АР_а). (7)

Зная* G_o и LG можно найти з научение Р<а. .

Разбивая весь диапазон намерения на поддиапазоны и принимая Р_о в качестве начала диапазона, результат измерения при наличии погрешности за счет изменения коэффициента К можно представить в виде ⁽⁸⁾ где^бф - погрешность в весе груза, соответствующего началу диапазона Р ;

&G - погрешность в весе груза, соответствующего любой точке внутри диапазона АР_а

Если при градуировке барометра выполнить условие

M>^G0=(K_n + 4K_n)'Po , (9) то составляющую погрешность измерения в точке Р_о при любом К можно привести к пренебрежению малой величине путем многократных сличений с образцовым прибором.

Тогда приведенную относительную погрешность результата измерения внутри диапазона можно представить в виде л( дЬ¹ .АКп’^Ра______

Р 4Pa)max

Если учесть, что »р - 1Ро*ЬРа)гпах ^Δ,α η (11) где η - количество поддиапазонов, то

Р~Кп·

Из сравнения выражений (12)

15) и<12) видно, что погрешность в последнем 5 случае в η раз меньше, кроме того погрешность уменьшается при уменьшении поддиапазона измерений.

Измерения также можно выполнять компенсируя давление в точке Р_о наг- ю ружением поршня, а внутри диапазонаналожением грузов на грузоприемное устройство 9.

Для первого варианта барометра, изображенного на фиг.1, можно запи- · 15 сать

Gg= (Sq“64)6&Р_а , (13) где 6^вес грузов, наложенных

Для второго варианта барометра, Изображенного на фиг.2,получим анало гично

Учитывая выражение 3 , _к *2 Sn тогда (16)

07) (16)

I? .Sfli w4·· * m ^ΚΗ2· Sn отсюда следует, что погрешность в данном случае в раз меньше, чем когда грузы накладывают на поршень.

Предлагаемое устройство обеспечи вает изменение пределов измерения, .’повышение точности измерений.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к измеритеШ , ной технике, а именно к измерител м атмосферного давлени , и предназначено преимущественно дл  контрол  барометров. Известен грузопоршневой измерител давлени , содержащими корпус, установ ленный в нем сильфон с цилиндром и поршнем, св занным с грузоподъем ным устройством, и систему вакзгумиро вани  надпоршневого пространства ll Известен также грузопоршневой барометр, содержащий корпус, установ ленные в нем цилиндр с поршнем, ниж- .н   часть которого соообщена с закрепленным на корпусе герметичным заполненным жидкой смазкой сильфоном, жёсткое подвижное дно которого соединено с грузоподъемным устройством и нульиндикатором 2. Недостатком известного устройства  вл етс  невозможность расширени  диапазона измерений, что снижает точность измерени . Цель изобретени  - повьшение точности измерени  за счет расщирени  диапазона измерений. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство введен закрепленный на корпусе концентрично относительно первого сильфона вакуумированный сильфон, дно которого жестко св зано с дном первого сильфона, а верхн   часть поршн  сообщена с атмосферой и снабжена грузоприемной платформой. На фиг.1 показана схема грузопорш: невого барометра, общий вид на фигт2второй вариант исполнени  барометра. Устройство содержит корпус 1j установленные на нем циливдр 2 с поршнем 3, а также концентрично расположенные на корпусе сильфоны А,5 и упор 6, Каждый из сильфонов 4 и 5 снабжен соответственно жестким подвижным дном 7 и 8. Сильфон А заполнен жидкой смазкой и сообщен с нижней частью поршн  3. А сильфон 5 вакуумирсваиЕ Подвижные днища 7 и 8 сильфонов соединеныме ду собой с грузоподъемным устройством 9. Нулевое положение днищ сильфонов определ етс  при помощи нуль-индикатора 10, BepjcHHH часть поршн  3 снабжена грузопрддланей платформой 11 с груз ами 12. Устройство работает .следующим образом . При некотором начальном значении атмосферного данлени  PQ соединенные жесткие днища 7 и 8 сильфонов 4 и 5 наход тс  в нулевом положении, которое определ етс  с помощью нульиндикатора 10, Дл  этого случа  справедливо выражение И «Р о вес поршн  с грузами при не котором начальном атмосферном давлении эффективна  площадь сильфоэффективна  площадь сштьфон Sr эффективна  площадь поршн  3 При изменении атмосферного давлени  подвижные днища сильфонов измен  свое положение и на выходе нуль-инди катора 10 по вл етс  сигнал, указыва щий на увеличение или уменьшение атмосферного давлени . Предположим, что давление увеличи лось, тогда так как компенсаци  прои водитс  увеличеютем давлени , создаваемого поршнем, путем наложени  гру зов 12 на evo грузоприемную платформ 11, можно написать f, Sa-3, ,. пРа-Хп Р tS- 9 о, где PQ - текущее (измер емое значен атмосферного давлени . Дл  варианта, изображенного на фиг.2, это значение G определ етс  п выражению G .P. (3 , Оба варианта практически эквивалентны по принципу действи , так ка изменением соотношени  между S и З при той же площади поршн  можно получить одинаковую и необходимую чувствительность барометров в обоих вариантах, хот  конструктивно они отличаютс  друг от Друга. Учитыва  сказанное, можно дл  об вариантов записать G , С где К - чувствительность барометра. 4 огда выходной величиной  вл етс  весрузов , накладываемых на поршень. Таким образом, определ   вес грулатформу 11 (с учетом веса самого оршн ), можно вьшолн ть измерение тмосферного давлени  во всем диапаоне его изменени . Приведенную относительную погрешость измерени  Aj можно определить й п - iin-ьРп ... V UWCK Vip г«й де Ь Р - абсолютна  погрешность измерени  в единицах давлени  Ь. G. - абсолютна  погрешность измерени  в единицах веса; К - погрешность чувствительности ; Если в выражении (1) чувствительость обозначить через К, и вычесть го из выражени  (4), то получим ) ,.(6) Тогда можно записать G Кп (,). (7} Зна  GQ и можно найти знаеше РО . Разбива  весь диапазон измерени  на поддиапазоны и принима  Pjj в качестве начала диапазона, результат измерени  при наличии погрешности за счет изменени  коэффициента К можно представить в виде )))(), гдeЬGQ - погрешность в весе груза, соответствующего началу диапазона Р ji G - погрешность в весе груза, соответствующего любой точке внутри диапазона Если при градуировке барометра вьшолнить условие о.о-( , 9) то составл клцую погрешность измерени  в точке Рд при любом К можно привести к пренебрежению малой величине путем многократных сличений с образцовым прибором. Тогда приведенную относительную погрешность результата измерени  внутри диапазона можно представить в виде 41 ЛЬ ..Ра Р ermw l nC o Palmax Если учесть, что л о .Растру . й.Гп- - где n - количество поддиапазонов, тс 02) Р ХпП Из сравнени  выражений (5) к(2) видно, что погрешность в последнем случае в n раз меньше, кроме того погрешность уменьшаетс  при уменьшении поддиапазона измерений. Измерени  также можно вьшолн ть компенсиру  давление в точке PQ нагружением поршн , а внутри диапазонаналожением грузов на грузоприемное устройство 9, Дл  первого варианта барометра, изображенного на фиг.1, мож.ю записать Gg(,)APa ,, (13) где Gn §7--вес грузов, наложенных на грузоприемное устройство 9, чувствительность этого варианта барометра, если выходной величиной  вл етс  вес грузов, накладываемых на грузоприемное устройство 9. Учитыва  выражение (.2) можно вьфазт ть KQ следзгющим образом К%.Кп,.(U) Тогда, по аналогии с (12), получим . (15) % «jr Kn gjSn-n Полага  равными абсолютные погрешности Л Kfj и Кл из сравнени  выражеНИИ 02) и(15) следует, что относительна  погрешность измерени  в том случае, когда выходной величиной  вл ютс  вес грузов, накладываемых на грузоприемное устройство 9 в 1 раз меньше, чем когда грузы накладывают-. с  на поршень. Дп  второго варианта барометра, изображенного на фиг,2,получим анало гично ,uPo--k,,.c.Pa. (16) Учитыва  выражение 3 , тг - Jsdl-.u So %а. отсюда следует, что погрешность в данном случае в раз меньше, чем когда грузы накладывают на поршень. Предлагаемое устройство обеспечивает изменение пределов измерени , .повышение точности измерений. Формула изобретени  Грузопоршневой барометр, содержащий корпус, установленные на нем цилиндр с поршнем, нижн   часть которого сообщена с закрепленным на корпусе герметичным заполненным жидкой смазкой сильфона, жесткое подвижное дно которого соединено с грузоприем .ным устройством и нуль-ивдикатором. отличающийс  тем, что. р целью повышени  точности измерени  за счет расширени  диапазона измерерсй , в него введен закрепленный на корпусе концентрично относительно лервого сильфона вакуумированный сильфон , дно которого жестко св зано с дном первого сильфона, а верхн   часть поршн  сообщена с атмосферой и снабжена грузоприемной платформой. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №627359, кл. GOIL 7/20, 10.09.75,
2. 2.Авторское свидетельство СССР по за вке 2684322/18-10, кл. G 01 L 7/16, 10,10.78 (црототип.