Устройство для измерения давления газа

 

Использование: для измерения и регулирования давления газа в различных системах . Цель изобретения - повышение точности измерения-I Сущность изобретения: магнитоэлектрический привод мембраны 2 включен в плечо тестовой резистивной схемы 15, выход которой через усилитель 5 и выпрямитель 8 подсоединен к входу блока сравнения 14, на второй вход которого под ключей через усилитель б и выпрямитель 9 первый выход источника питания 4, второй выход источника питания 4 через реостат подключен к входу мостовой схемы, а выход блока сравнения 14 через усилитель 7 подключен к исполнительному механизму 10, связанному с движком реостата. Величина электрического тока на входе мостовой схемы является мерой измеряемого давления. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) ((!) (5!)5 G 01 1 13/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 11

I ыы !

4

С) 3 О

6д

@lax

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4870255/10 (22) 18.06.91 (46) 23. 10,92. Бюл. (Ф 39 (71) Самарский политехнический институт им. В;В.Куйбышева (72) Б. К. Брюха нов, Ю, М. Ба рк о вский, Б.К.Григоровский, Е.В,Дубровская и

В,Н.Ерицев (56) 1. Профос П. Измерение в промышленности. — М.: 1980. с. 373

2. Авторское свидетельство СССР

N . 838467, кл. G 01 1 13/02, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ГАЗА (57) Использование; для измерения и регулирования давления газа в различных сис2

",у темах. Цель изобретения — повышение точности измерения"; Сущность изобретения: магнитоэлектричвский привод мембраны 2 включен в плечо 9остовой резистивной схемы 15, выход которой через усилитель 5 и выпрямитель 8 подсоединен к входу блока сравнения 14, на второй вход которого подключен через усилитель 6 и выпрямитель 9 первый выход источника питания 4, второй выход источника питания 4 через реостат подключен к входу мостовой схемы, а выход блока сравнения 14 через усилитель 7 подключен к исполнительному механизму 10, связанному с движком реостата. Величина электрического тока на входе мостовой схемы является мерой измеряемого давления.

1 ил.

1770793

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения и регулирования давления газа, например, в оптико-акустических газоанализаторах.

Известны устройства, в которых давление измеряется по величине перемещения поршня (1).

Однако регулировка их чувствительности и измерение малых давлений ими— сложно. Кроме того, они требуют дополнительных измерительных преобразователей для дистанционной передачи результатов измерений, Известен дифференциальный манометр для газов, в котором давление измеряется по величине перемещения упругой и вялой герметичных мембран, работающих в режиме поршня в герметичном сосуде, содержащем датчики пульсаций давления, акустические фильтры нижних частот и систему стабилизации пульсаций давления (2).

Однако надежность прототипа зависит от надежности в работе вялой герметичной мембраны и датчиков пульсаций давления, а точность — от стабильности напряжения установки.

Цель изобретения — повышение точности измерения давления газа.

Указанная цель достигается эа счет того, что в устройстве для измерения давления, содержащем герметичный корпус, разделенный на две полости упругой мембраной с электрическим приводом и имеющий два входа, снабженные двумя капиллярами и блок сравнения, к входу которого подключен первый усилитель, полости корпуса выполнены одинаковыми, мембрана расположена между входами, при этом устройство дополнительно снаб. жено мостовой резистивной схемой, в одно из плеч которой включен привод мембраны, вторым и третьим усилителями, первым и вторым выпрямителями, реостатом со. шкалой и с исполнительным механизмом и источником питания с двумя выходами, причем первый его выход подключен через второй усилитель и первый выпрямитель к первому входу блока сравнения, выход которого через первый усилитель подсоединен к выходу исполнительного механизма, второй выход источника питания через реостат подключен к входу мостовой схемы, а ее выход через третий усилитель и второй выпрямитель подсоединен к второму входу блока сравнения, На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит герметичный сосуд 1, разделенный герметичной мембраной 2 на две равные части, магнитоэлектрический привод-обмотку 3 мембраны, источник питания 4, усилители 5-7. выпрямители

8 и 9, исполнительный механизм 10, отсчет5 ное устройство 11, акустические фильтры нижних частот — капилляры 12 и 13. устройство сравнения 14 и мостовую схему 15 (дополнительное устройство сравнения), Устройство для измерения давления га10 эа работает следующим образом.

В сосуд 1 через капилляры 12, 13 подводится гаэ под давлением Рх . На мембрану 2 со стороны жестко соединенной с ней обмотки 3 (подобно электродинамическому

15 громкоговорителю) действует сила

Рдейст = 1В 1, где!- ток в обмотке 3;

20  — магнитная индукция;

I — длина провода обмотки, расположенного перпендикулярно магнитному полю.

При движении обмотки 3 в магнитном поле в ней возникает ЭДС, которая находит25 ся на основании закона электромагнитной индукции. т.е. е=- — " dt

30 где ф — поток, сцепляющийся с катушкой.

На обмотке 3 — электрическом сопротивлении Z> формируется напряжение U, определяемое выражением:

U=ir+

+h Ir+ L di/dt Вг Sp В/

dI dh

01 dt

40 где r — активное сопротивление обмотки 3;

L — индуктивность обмотки 3;

Яо — площадь обмотки 3;

Nf — число витков обмотки 3;

dh

45 dt — — скорость перемещения обмотки

3.

Скорость перемещения обмотки 3

dh

Оt (в силу ее жесткой связи с мембраной 2)

50 равна скорости перемещения мембраны 2 и зависит от величины давления Р> газа, действующего на мембрану. Действительно, сила от действия давления P„на мембрану 2 площадью 0 будет равна

Рпротив. Px D

Изменение действующей (действ.) противодействующей (Fnpowe,)c n определяется выражением

1770793 Рдейств = 4 В FÀpÎTÌ8 = Рх 0

Итак, имеем

= г Ь вЂ” -BSЫ яХ BtroSat 1 о

P к

af т.

=" 4 — — к— х

Р 6RT х- Ч

10 где мЗоМЧ В I . Cosset

К

D г конструктивная постоянная магнитозлектриче-. ского преобразователя — обмотки 3 привода мембраны 2.

Мостовая схема, образованная сопро20 тивлениями 2, Ег, Ro, R>, выделяет скоростную составляющую

dPx G RT

ЛО-К

Ьп х

25 которая после усиления усилителем 5 и выпрямления выпрямителем 8 может быть выражена через ток 1пит. питания мостовой схемы р 6ЯТ „,г

Так как dV = D dh. то dPx—

6RT г

Ddh

1пит

Овыпр. = Ко

Рх

При гармоническом токе в обмотке 3: i =

=1msin со t будем иметь 35 — =вЬ Cosжт

dI

40

Ь Рдейств = А гпротив.

1пит живых = Uy — К или

Давление газа в сосуде 1 связано с параметрами состояния газа формулой где G — масса газа;

R — универсальная газовая постоянная;

Т вЂ” температура:

g- обьем, занимаемый газом.

Дифференцируя, получим

Дифференцирование по обьему производим потому, что при колебаниях мембраны происходит изменение объема занимаемого газом., Имеем т.е. Ж = в 1п, Cos в t d t

В приращениях равенство сил может быть представлено в виде й) QBICasNt dt 0 dh

6RÒ г

Откуда

dh в1 В(созаtV2

Оят Dг

dh ш1п, В ° IСозвс ° V 1 б\ " ог Rx где Ке — конструктивная тостоянная.

Для некоторой величины измеряемого давления Р, = Риони газа с помощью усилителя 6 и выпрямителя 9 формируется напряжение уставки Uy-на выходе устройства сравнения такое, 4Т0

Uy — Овыпр 0; Uy Овыпр

Нестабильность источника питания 4 выпрямляется усилительно-преобразовательными блоками 5, 8 и 6, 9 одинаковым образом и равенство Оу = Овыпр. сохраняетсЯ. ЗаменЯЯ Овыпр. Значением Ко Р, на

1пит

Рx выходе устройства сравнения 14 напряжения Uy= К

fflHT, Рх

При Рх Риеы. напряжение ЛОвых. = О, напряжение на выходе усилителя 7 отсутствует и исполнительный механизм 10 не изменяет величину сопротивления Яг.

1770793

При изменении давления газа Px > Рицц, (или Px < Рн > ) на выходе устройства сравнения 14 появляется рассогласование, напряжение A Ussix + 0 становится отличным от нуля, Усилитель 7 это напряжение Ь Оных. рассогласования усиливает и приводит в движение исполнительный механизм 10, который изменяет величинусопротивления Rz до тех пор, пока ток питания 1пит. мостовой

1 схемы не примет такого значения Ьит. (или

1 пит.). при котором рассогласование зависит от давления в нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности.

Формула изобретения

5 Устройство для измерения давления газа, содержащее герметичный корпус,.разделенные на две полости упругой мембраной с электрическим приводом и имеющий два входа, снабженные двумя капиллярами, и

10 блок сравнения, к выходу которого подключен первый усилитель, о т л и ч а ю щ, е е с я тем, что, с целью повышения точности, в нем полости корпуса, разделенные мембраной, выполнены одинаковыми, мембрана распо15 ложена между вхоДами, при этом устройство дополнительно снабжено мостовой резистивной схемой, в одно иэ плеч кфорой включен электрический привод мембраны, вторым и третьим усилителями, пефвым и

20 вторым выпрямителями, реостатом (o шкалой и с исполнительным механизмом и источником питания с двумя выходами, причем первый выход источника питания подключен через второй усилитель и первый

25 выпрямитель к первому входу блока сравнения, выход которого через первый усилитель подсоеДинен к входу исполнительного механизма, второй выход источника питания через реостат подключен к входу мосто30 вой схемы, а выход мостовой схемы через третий усилитель и второй выпрямитель подсоединен к второму входу блока сравнения. пит

У=

Рх будет отсутствовать, Таким образом, величина тока у

1пит = Рх

К является линейной мерой измеряемого давления Рх, так что величину перемещения движка реохорда Rz можно использовать для градуировки отсчетного устройства 11 в единицах измеряемого давления Рх.

Напряжение уставки Uy может быть использовано для построения сиСтемы регулирования измеряемого давления Рх по некоторой заранее заданной программе для контроля отклонения текущего атмосферного давления от нормального и введения соответствующих корректирующих воздействий в системы, состояние которых

Составитель О.Попов

Техред М.Моргентал

Корректор Л.Филь

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3734 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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