Частотный датчик давления

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для преобразования абсолютного давления в высокочастотньм сигнал . Цель изобретения - повышение. точности измерения за счет увеличения крутизны выходн(5й характеристики . Датчик содержит металлический корпус 1, имеющий перегородку 9, стенку 2 и крьппку 3. К стенке 2 прикреплен упругий элемент 4 в виде анероидного блока, на котором закреплен с помощью диэлектрической втулки 5 неподвижный экран 6, последний соединен с помощью гибкого проводника 7 с одним из выводов катушки индуктивности 8, которая изготовлена на диэлектрической пластине 10, с противоположной стороны которой изготовлены печатные проводники 11 электронного блока 12. Для подачи измеряемого давления в полость 15 датчика используется штуцер 16. Для компенсации температурной погрешности при последующей обработке выходных сигналов датчика в электронном блоке 12 имеется датчик температуры, термодатчик 19 которого расположен в полости измеряемого давления и соединен с электронным блоком перемычкой 20. Приводится эквивалентная схема давления и схема электронного блока 12 датчика. 3 ил. i (Л I ,..,,)- .....( I ,3 / х / X- п, - I ь|:У: Ж; j yZsг S jg |gx:, ,, г i ...... ч к to NU ot ю ел У//// //////// 77Г ///////// 1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„> 224625 А (51) 4 G 01 L 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABT0PCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3758997/24-10 (22) 04,07.84 (46) 15.04.86. Бюл. ¹- 14 (72) П.Т.Харитонов (53) 531,787(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 934260, кл. С 01 L 11/00, 1981.

Международная заявка РСТ .

¹ 82/01067, кл. G 01 Ь О/00, 1980. (54) ЧАСТОТНЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для преобразования абсолютного давления в высокочастотный сиг— нал. Цель изобретения — повышение точности измерения за счет увеличения крутизны выходной характеристики. Датчик содержит металлический корпус 1, имеющий перегородку 9, стенку 2 и крьппку 3. К стенке 2 прикреплен упругий элемент 4 в виде анероидного блока, на котором закреплен с помощью диэлектрической втулки 5 неподвижный экран 6, последний соединен с помощью гибкого проводника 7 с одним из выводов катушки индуктивности 8, которая изготовлена на диэлектрической пластине 10, с противоположной стороны которой изготовлены печатные проводники 11 электронного блока 12. Для подачи измеряемого давления в полость 15 датчика используется штуцер 16. Для компенсации температурной погрешности при послецующей обработке выходных сигналов датчика в электронном блоке. 12 имеется датчик температуры, термодат- ® чик 19 которого расположен в полости измеряемого давления и соединен с электронным блоком перемычкой 20. С

Приводится эквивалентная схема давления и схема электронного блока 12 датчика. 3 ил.

Фюа

1224625

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для преобразования абсолютного давления в высокочастотный сигнал. 5

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет увеличения крутизны выходной характеристики.

Цель достигается одновременным синфазным изменением под действием измеряемой величины как индуктивности, так и емкости ВЧ-резонатора путем изменения конструкции датчика.

На фиг. 1 дана конструкция датчика; на фиг. 2 — то же, эквивалент- 15 ная схема; на фиг. 3 — схема электронного блока датчика.

Датчик содержит металлический корпус 1> нижнюю торцовую стенку 2 и крышку 3. К стенке 2 прикреплен уп- эо ругий элемент 4 в виде анероидного блока, на неподвижном конце которого закреплен с помощью диэлектрической втулки 5 подвижный экран 6 в виде дискового электрода из неферромаг- 15 нитного металла высокой проводимости.

Электрод 6 соединен с помощью гибкого проводника 7 с одним из выводов плоской спиральной катушки индуктивности 8. Другой вывод катушки 8 соединен с корпусом 1, который в свою очередь имеет перегородку 9. Катушка изготовлена на диэлектрической пластине 10, с противоположной стороны которой изготовлены печатные проводники 11 электронного блока 12. К од35 ному из генераторов блока 12 подключена перемычками 13 катушка 8, а для подачи питания на электронный блок и съема выходных сигналов использует4О ся разъем 14. Для подачи измеряемого давления P в полость 15 датчика используется штуцер 16. Хвостовик 17 и гайка 18 обеспечивают закрепление анероидного блока 4 к стенке 2. Для

45 компенсации температурной погрешности при последующей обработке выходных сигналов датчика в электронном блоке 12 имеется частотный датчик температуры, термодатчик 19 которого

50 размещен в полости измеряемого давления и соединен с электронным блоком перемычками 20.

Эквивалентная схема частотного датчика давления приведена на фиг.2.

Датчик имеет опорный 21 и функциональный 22 автогенераторы ЬС-типа, частотный датчик температуры 23 с термодатчиком 19 и LC-резонатора 24, индуктивность плоской катушки 8; взаимоиндуктивность катушки 8 в зеркальном изображении через поверхность диска 6; индуктивность дискового электрода 6; функции связи между параметрами

L, М и размерами D, d

1 г

Ьт наружный и внутренний диаметры спирали 8; за ор между,1= — и с1 Р м, ц С >

Ч, Р р.Р

Ь =6.- —"

К образованный эквивалентной индуктивностью 1. катушки 8 и электрода 6, неинформативной и информативной емкостями С„ и С„ . Информативная емкость C образована поверхностями электрода 6 и перегородками 9 р . (р г,1 г) ч P — P

4 (d — - — — э.)

Р

К где,, — абсолютная и относительная диэлектрическая проницаемость газа между элементами 6 и 9 соответственно;

D d — наружный и внутренний диаметры электрода 6 соответственно;

d. — зазор между элементами

6 и 9 при измеряемом давлении Р„, равном остаточному давлению Р в полости анероидного блока;

К вЂ” коэффициент жесткости анероидного блока 4.

В то же время электрод 6 является экраном и индуктивно связан с катушкой 8, в результате чего эквивалентная индуктивность спирали имеет вид

М

L g L с э где,, = --- 1 С1со Ч

1224625

Ф спиралью 8 и электродом 6.

При расчете величины M следует испольэовать в формуле расчета вместо размера его удвоенное значение.

Устройство работает следующим образом.

При действии давления перемещается анероидный блок 4 с электродом 6 и изменяются емкости С„ и C„.

Схема электронного блока 12 приведена на фиг. 3. Блок 12 состоит из

?.С-генератора опорной частоты функционального LC-генератора с частотоэадающим LC-резонатором 24 н частотного датчика температуры 23 с терморезистором 19. Транзисторы V T1 и

Ч ТЗ выполняют функции генераторов опорной и функциональной частоты по схеме емкостной трехточки, а транзисторы VT2 и VT4 обеспечивают усиление сигналов генераторов и уменьшают влияние параметров нагрузки на частоты и Фт датчика, Обратная связь в гейераторах задается емкостными делителями С2, СЗ и С6, С7. Конденсаторы С5, С9, С11, дроссели L2 L5 являются нагрузкой транзисторов

VT1...VT4. В зависимости от параметров L1, С1 и L„, С„ автогенераторы

21 и 22 могут обеспечивать на выходе значения частот Ч", и + в пределах 5-150 МГц при амплитуде выходного сигнала не менее. 0,25 В на нагруэке 50 0М.

3а счет идентичной схемы генераторов 21.и 22 обеспечивается одинаковое влияние дестабилизирующих факторов на выходные частоты f,„ и Ф датчиков. Для компенсации нестабильностей генераторов 21 и 22 следует осуществлять их совместную обработку.

Для компенсации температурной погрешности датчика за счет изменения упругих свойств анероидного блока 4 в блоке 12 использован частотный датчик 23 с терморезистором 19 в частотозадающей цепи. I5 Формула изобретения

Частотный датчик давления, содержащий металлический корпус с подводящим штуцером, в котором размещены

20 упругий элемент и включенный в частотозадающую цепь автогенератора высокочастотный резонатор, выполненный в виде плоской спирали и подвижного экрана, жестко соединенного

25 штоком с упругим элементом, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет увеличения крутизны выходной характеристики, в корпусе выполнена электЗб ропроводящая перегородка с отверстием под шток, расположенная между упругим элементом и подвижным экраном, выполненным из немагнитного высокопроводящего материала, при этом второй вывод плоской спирали подключен к корпусу, 1224625

Составитель В.Казаков

Редактор M,Òîâòèí Техред И.Попович Корректор М.Шароши

Заказ 1941/39 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4