Датчик давления

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к датчикам давления с электронными волоконно-оптическими преобразователями, и позволяет повысить точность измерения. Датчик содержит мембрану с жестким центром 3, на котором выполнена зеркальная площадка, служащая отражающей поверхностью измерительного канала волоконно-оптического преобразователя. Для повышения точности за счет уменьшения погрешности от изменения линейных размеров элементов конструкции при изменении температуры введен компенсационный канал, отражающей поверхностью которого служит утолщенная периферийная часть 2 мембраны. Между отражающими поверхностями обоих каналов установлена светозащитная перегородка, выполненная в виде кольца 11. Световоды 9, 10 и 7, 8 измерительного и компенсационного каналов закреплены в плате 6 корпуса 1, их торцы установлены над соответствующими отражающими поверхностями и расположены в плоскости, параллельной плоскости мембраны. Выходные торцы световодов 7, 9 установлены перед фотоприемниками 13, 14, электрически соединенными с соответствующими электронными преобразователями. Сигналом компенсационного канала вводится поправка в выходную характеристику датчика при возникновении погрешности от воздействия температуры. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИИ

„„80„„1500889

<511 4 С О1 К 11/ÎÎ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСИОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4350110/24-10 (22) 17.11..87 (46) 15.08.89. Бил. N 30 (72) В.А.Раков, В,Г.Тимошенко и Е.Ф.Волосожар (53) 531.787 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 220596, кл. G 01 L 11/00, 1967. (54) ДАТ1ИХ ДАВдВИИ11 57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к датчикам давления с электронными волоконно-оптическими преобразователями, и позволяет повысить точность измерения.

Датчик содержит мембрану с жестким центром 3, на котором выполнена

l уг

1500889 зеркальная площадка, служащая отражающей поверхностью измерительного канала волоконно-оптического преобразователя. Для повышения точности эа счет уменьшения погрешности от изменения линейных размеров элеметов конструкции при изменении температуры введен компенсационный канал, отражающей поверхностью которого 10 служит утолщенная периферийная часть

2 мембраны. Между отражающими поверхностями обоих каналов установлена светозащитная перегородка, выпол" ненная в виде кольца ll. Световоды !5

9, 10 и 7, 8 измерительного и компенИзобретение относится к приборостроению и может быть использовано при разработке датчиков давления с оптоэлектронными волоконными преоб- 25 разователями.

Цель изобретения — повышение точности за счет уменьшения температур-. ной погрешности.

На фиг.l приведена конструктивная 30 схема предлагаемого датчика; на фиг.2 — его функциональная блок-схема.

Датчик содержит корпус 1 (фиг.l), плоскую мембрану с утолщенной периферийной частью 2 и жестким центром

3, штуцер 4, кольцо 5 и плату 6.

В плате 6 попарно смонтированы световоды 7,8 и 9,10. Световоды 9 и 10 принадлежат рабочему каналу преобразователя, их торцы установлены 40 над жестким центром 3 мембраны, а световоды 7,8 - компенсационному, их торцы установлены над поверхностью периферийной части мембраны. Торцы всех световодов располагаются в 45 одной плоскости.

Поверхности жесткого центра мембраны и ее периферийной части имеют зеркальную чистоту и служат отражающими поверхностями соответственно рабочего и компенсационного преобразова-.телей. Расстояние от торцовых плоскостей световодов до отражающих поверхностей задается толщиной кольца 5 °

В периферийной части мембраны и . плате 6 выполнены канавки. в которые вставлено кольцо 11, служащее световым экраном между отражающими поверхностями обоих преобразователей. Наружсационного каналов закреплены в плате

6 корпуса 1, их торцы установЛены над соответствующими отражающими поверх . ностями и расположены в плоскости, параллельной плоскости мембраны. Выходные торцы световодов 7,9 установлены перед фотоприемниками 13, 14, электрически соединенными с соответствующими электронными преобразователями, Сигналом компенсационного канала вводится поправка в выходную характеристику датчика при возникновении погрешности от воздействия температуры. 2 ил. ные торцы световодов 8 и 10 установлены перед источником 12 света, Световод 7 соединен с фотоприемником 13, а световод 9 — с фотоприемником 14 °

Выходы фотоприемников 13 и 14 соединены с входами соответствующих электронных преобразователей 15 и 16 (фиг ° 2). Выходы преобразователей 15 и 16 соединены с входами устройства

17 корректировки температурной погрешности, выход которого соединен с входом регистрирующего / считывающего, прибора 18.

Датчик работает следующим образом.

Измеряемая среда через штуцер 4 подводится в приемную полость датчика и воздействует на мембрану. При включенном питании световой поток от источника 12 по световоду 10 подво- дится к мембране, отражается от ее центра 3 и световодом 9 подается на фотоприемник 14, где преобразуется в электрический сигнал, который через . электронный преобразователь 16 и устроиство корректировки 17 передается регистрирующему прибору 18.

При изменении давления мембрана деформируется и расстояние между ее центром 3 и торцовой поверхностью световодов 9 и 10 изменяется ° При этом изменяется интенсивность отраженного потока, поступающего на фотоприемник 14. Сигнал фотоприемника 14 пропорционален давлению, проходит через преобразователь 16, устройство корректировки 17 и регистрируется прибором 18. Сигнал с фотоприемника 13 компенсационного преобразователя при

1500889

10 этом остается постоянным, так как расстояние между торцовой поверхностью световодов 7,8 и отражающей поверхностью (утолщенной периферийной части мембраны) от изменения давления не меняется.

При изменении температуры окружающей среды эа счет изменения линейных размеров деталей расстояние между отражающей поверхностью жесткого центра 3 мембраны и торцовой поверхностьи световодов 9,10 будет изменяться.

Для компенсации температурной погрешности используется сигнал компенсационного канала преобразователя.

Сигнал этого канала в процессе изменения давления, но при нормальной температуре остается постоянным. Он изменяется только при изменении температуры. Устройство 17 корректировки температурной погрешности настроено так,что использует изменение выходного сигнала компенсационного канала преобразователя 15 для корректировки выходной характеристики датчика.

Датчик может работать как от ис" точника постоянного света, так и от импульсного. При использовании им,пульсного источника светового потока количество световодов может быть сокращено на половину и установлено по одному в каждом канале. При этом будет использоваться не пространственное, а временное разделение прямого и отраженного световых потоков.

Благодаря тому, что отражаюшие поверхности обоих каналов расположены в

40 в одной плоскости, а торцовые поверхности световодов-н другой (своей) плоскости, в предлагаемом датчике удается выделить сигнал, обусловленный изменением линейчых размеров элементов датчика от изменения температуры, Формула изобретения

Датчик давления, содержащий мембранный чувствительный элемент с утолщенной периферийной частью, закрепленный в корпусе, и первый волоконнооптический преобразователь, выпол.ненный в виде излучающего и приемного световодов с источником света и фотоприемником, причем концы световодов закреплены в плате и торцы их установлены напротив жесткого центра

i мембраны, который выполнен с отражающей поверхностью, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности sa счет уменьшения температурной погрешности, в него введен второй волоконно-оптический преобразователь с фотоприемником H излучающим и приемным световодами, концы которых закреплены в плате 1 а торцы расположены в одной плоскости с торцами световодов первого волоконно-оптического преобразователя напротив утолщенной периферийной части мембраны, причем между световодами первого и второго преобразователей установлена светозащитная перегородка, выполненная в виде кольца, вставленного в канавки, которые выполнены в плате и периферийной части мембраны.