Микробарограф с лазерной регистрацией

Авторы патента:

G01L7/00 - Измерение постоянного или медленно меняющегося давления газообразных и жидких веществ или сыпучих материалов с помощью элементов, чувствительных к механическому воздействию или давлению упругой среды (передача и индикация перемещений элементов, чувствительных к механическому воздействию, с помощью электрических или магнитных средств G01L 9/00; измерение разности двух или более величин давления G01L 13/00; одновременное измерение двух или более величин давления G01L 15/00; измерение давления в полых телах G01L 17/00; вакуумметры G01L 21/00; полые тела, деформируемые или перемещаемые под действием внутреннего давления, как таковые G12B 1/04)

Владельцы патента RU 2498246:

Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ (RU)

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в средствах регистрации колебаний атмосферного давления, генерируемых естественными и искусственными источниками (например, химическими или ядерными взрывами). Техническим результатом является повышение точности преобразования колебаний атмосферного давления с регулируемой полосой пропускания. Микробарограф содержит горизонтальный уравновешенный маятник с двумя разнесенными инертными массами, одна из которых является пустотелой. Малый воздушный капилляр введен в пустотелую массу. Микробарограф содержит контейнер с большим воздушным капилляром, в который помещается сам горизонтальный уравновешенный маятник. Преобразователь колебаний маятниковой системы в цифровой сигнал выполнен путем установки на пустотелую массу LCCD-линейки, а на внутреннюю поверхность контейнера-лазера. Траектория луча при качании маятника будет проходить точно вдоль LCCD-линейки. 1 ил.

Известны устройства - микробарографы, включающие в себя акустический датчик, состоящий из чувствительного элемента и преобразователя колебаний чувствительного элемента в электрический сигнал, электрический усилитель и регистратор [1, 2].

Наиболее близкими по техническим признакам к настоящему микробарографу являются микробарографы [3, 4], а прототипом микробарограф [5], в котором чувствительный элемент выполнен в виде горизонтального уравновешенного маятника с двумя разнесенными относительно оси качаний инертными массами, одна из которых является монолитной, а вторая пустотелой герметичной и имеющей больший объем и меньшую массу, чем монолитная, причем для уравновешивания маятника длина плеча пустотелой массы больше плеча монолитной массы, причем в пустотелую большую массу введен малый воздушный капилляр, и вся маятниковая система с параметрическим преобразователем помещена в объемный контейнер, имеющий контакт с внешней средой через большой воздушный капилляр. В качестве преобразователя такого датчика может использоваться, например, переменный конденсатор, одной из пластин (группы пластин) которого является подвижная пластина (группа пластин), скрепленная с инертной массой на большем плече маятника, а второй -измерительная пластина (группа пластин), скрепленная с внутренней поверхностью контейнера параллельно подвижной пластине.

При изменении атмосферного давления на пустотелую с большим объемом массу в соответствии с законом Архимеда воздействует большая сила выталкивания или опускания, чем на монолитную массу, что приводит к колебаниям маятника в определенном частотном диапазоне (за счет применения капилляров) и изменению сопротивления конденсатора, а, следовательно, падению напряжения на нем в соответствии с колебаниями давления. В дальнейшем изменяющееся в соответствии с колебаниями давления напряжение усиливается электрическим усилителем и регистрируется самописцем или иным регистратором.

Недостатки данного микробарографа связаны с конструктивными особенностями и характеристиками используемых конденсаторов, таких как удельная емкость, номинальное напряжение, саморазряд, пьезоэффект и др. Аналогичные недостатки имеют и все другие параметрические преобразователи (индуктивные и прочие), что приводит к изменениям напряжения не полностью соответствующим колебаниям атмосферного давления.

Задачей изобретения является создание микробарографа, обеспечивающего получение технического результата, состоящего в повышении точности преобразования колебаний атмосферного давления с регулируемой полосой пропускания.

Этот технический результат в предлагаемом микробарографе, содержащем горизонтальный уравновешенный маятник с двумя разнесенными относительно оси качаний инертными массами, одна из которых является монолитной, а вторая пустотелой герметичной и имеющей больший объем и меньшую массу, чем монолитная, причем для уравновешивания маятника длина плеча пустотелой массы больше плеча монолитной массы, малый воздушный капилляр, введенный в пустотелую массу и контейнер с большим воздушным капилляром, в который помещается сам горизонтальный уравновешенный маятник, достигается тем, что в качестве преобразователя колебаний на пустотелую массу укрепляется LCCD-линейка, а на внутренней поверхности контейнера - лазер, таким образом, что траектория лазерного луча при качании плеча маятника будет проходить точно вдоль LCCD-линейки. Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображены: К - контейнер, L1 - большой капилляр, M1 - монолитная масса, R1 - ее плечо, М2 - пустотелая масса, R2 - ее плечо, L2 - малый капилляр, 1 - LCCD-линейка, 2 - лазерная установка.

Устройство работает следующим образом. При колебаниях атмосферного давления в контейнер через большой капилляр L1 проходят относительно низкочастотные колебания, так как акустическое сопротивление капилляра возрастает с увеличением частоты колебаний. Таким образом, первый большой капилляр L1 пропускает сигналы нижних частот и не пропускает (подавляет) помеховые колебания верхних частот. Из всей суперпозиции частот, прошедших в контейнер К, через малый капилляр L2 пустотелой массы М2 также будут проникать только самые низкочастотные колебания, и, в этом случае, давление внутри пустотелой массы М2 практически будет равно давлению в контейнере К, и маятниковая система останется в покое. Реагировать маятниковая система будет только на высокочастотные составляющие низкочастотных волн, прошедших в контейнер К, то есть пустотелая масса М2 в соответствии с законом Архимеда будет опускаться или подниматься только в некотором диапазоне частот, который будет определяться объемами контейнера К и пустотелой массы М2 и длинами и (или) радиусами капилляров L2, L1. В итоге, колебания маятника приводят к изменению положения LCCD-линейки 1, перемещению луча лазера по ней и получению на выходе LCCD-линейки 1 цифрового сигнала, который может подаваться для дальнейшей обработки в ЭВМ.

Сравнительный анализ с наиболее близким по техническим признакам микробарографом [5] показал, что заявленное изобретение позволяет повысить точность преобразования колебаний атмосферного давления определенного частотного диапазона, то есть микробарографа, за счет применения лазерной установки и LCCD-линейки, что было невозможно в прототипе. Следовательно, техническое решение соответствует критерию "новизна".

Кроме того, так как заявленный технический результат достигается введением всей совокупности существенных признаков, что в известной патентной и научной литературе не обнаружено на дату подачи заявки, изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Источники информации

1. Техническое описание на изделие приема, регистрации и автоматизированной обработки колебаний атмосферного давления (микробарограф) К-303-А. - М.: Министерство Обороны, 1985.

2. Техническое описание на изделие, предназначенное для приема колебаний атмосферного давления (микробарограф) К-304-А. - М.: Министерство обороны, 1984.

3. Авторское свидетельство SU 1624287 от 30.01.1991. G01L 7/12, 4 с.

4. Авторское свидетельство SU 569885 от 25.08.1977. G01L 7/12, 3 с.

5. Патент на изобретение №2376562 от 20.12.2009. G01L 7/12, 3 с.

Микробарограф с лазерной регистрацией, содержащий горизонтальный уравновешенный маятник с двумя разнесенными относительно оси качаний инертными массами, одна из которых является монолитной, а вторая пустотелой и имеющей больший объем и меньшую массу, чем монолитная, причем длина плеча пустотелой массы больше плеча монолитной массы, малый воздушный капилляр, введенный в пустотелую массу и контейнер с большим воздушным капилляром, в который помещается сам горизонтальный уравновешенный маятник, отличающийся тем, что на пустотелую массу укрепляется LCCD-линейка, а на внутреннюю поверхность контейнера - лазер, таким образом, что траектория лазерного луча при качании маятника будет проходить точно вдоль LCCD-линейки.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при производстве, диагностировании технического состояния и техническом обслуживании доильных аппаратов.

Редуктор давления газа // 2484434

Изобретение относится к автоматическим устройствам регулирования давления газа и может быть использовано в энергетическом машиностроении. .

Редуктор // 2468347

Изобретение относится к устройствам пневмоавтоматики и может быть использовано в различных областях промышленности для понижения давления газа до заданной величины и автоматического поддержания заданного давления при криогенных температурах рабочей среды, в частности при испытаниях различных агрегатов "холодным" гелием.

Стрелочный манометр с сигнальным устройством // 2439512

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к сигнализирующим манометрам, имеющим круговую или секторную шкалу и индукционные датчики граничных значений.

Способ стабилизации нано- и микроэлектромеханической системы тонкопленочного тензорезисторного датчика давления // 2434210

Изобретение относится к электронной технике, в частности к технологии изготовления тонкопленочных тензорезисторных датчиков давления. .

Манометр с датчиком граничных значений // 2390739

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для создания стрелочного манометра с датчиками граничных значений. .

Устройство для дистанционного обнаружения мест поврежденной изоляции и стенки напорного трубопровода // 2356019

Изобретение относится к устройствам импульсной техники получения информации о местах паразитных излучений в линиях с равномерно распределенными параметрами и может быть использовано для определения мест повреждения изоляции и стенки напорного трубопровода при его эксплуатации по акустическим волнам и по электромагнитным зондирующим волнам типа Е00.

Дифференциальный датчик давления // 2329479

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения малых перепадов давления. .

Устройство контроля параметров воздушной среды // 2276353

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может использоваться для дистанционного контроля параметров (температуры, влажности и давления) воздушной среды, преимущественно в складских помещениях хранилищ сельскохозяйственной продукции.

Датчик статического давления в зернистом слое // 2246706

Изобретение относится к средствам измерения давления и может быть использовано в химической и нефтегазовой промышленности, а именно для измерения статического давления в потоках неизвестной направленности.

Редуктор давления газа // 2498247

Изобретение относится к автоматическим устройствам регулирования давления газа и может быть использовано в энергетическом машиностроении. Редуктор давления газа содержит корпус, подпружиненный чувствительный элемент в виде мембраны с тарелью и дросселирующий клапан с седлом. При этом указанная мембрана составлена из металлических слоев, один из которых со стороны регулируемого давления выполнен из свариваемой стали и приварен к корпусу и тарели мембраны по наружному и внутреннему контуру соответственно, а остальные слои выполнены из пружинистой стали. Технический результат - повышение точности работы и циклопрочности редуктора при высоком рабочем давлении газа. 2 ил.

Способ определения давления в камере сгорания и предназначенное для этого устройство // 2498248

Данное изобретение относится к способу определения давления в камере сгорания, в частности в камере двигателя внутреннего сгорания. Заявлен способ определения давления в камере сгорания, в частности в камере двигателя внутреннего сгорания, при этом в нем применяют устройство для определения давления в камере сгорания, которое содержит по меньшей мере один нагревательный стержень (5), по меньшей мере один измерительный элемент (4), по меньшей мере две пружинные мембраны (1, 2) и по меньшей мере один трубчатый корпус (6), при этом указанные пружинные мембраны (1, 2) установлены концентрически вокруг нагревательного стержня (5). Технический результат, достигаемый от реализации заявленной группы изобретений, заключается в упрощении конструкции, снижении восприимчивости к боковым колебаниям и исключению влияния на измерительный элемент внешних деформаций с обеспечением более высокой концентричности между нагревательным стержнем и корпусом. Благодаря возможности двойного направления нагревательного стержня при помощи двух пружинных мембран, а также благодаря размещению измерительных и ссылочных элементов в нейтральной плоскости предложенная запальная свеча, обеспечивающая возможность измерения давления, развязана от действия боковых колебаний и прочих деформаций. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Система мониторинга давления, включающая в себя несколько реле давления // 2502969

Изобретение относится к системам мониторинга давления, а конкретнее к системам мониторинга давления с несколькими реле давления в общем корпусе. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей системы мониторинга давления. Система мониторинга давления содержит корпус, отверстие в гидросистеме, выполненное в корпусе, первое реле давления, расположенное внутри корпуса и имеющее гидравлическую связь с отверстием в гидросистеме, и второе реле давления, расположенное внутри корпуса и имеющее гидравлическую связь с отверстием в гидросистеме. Способ построения системы мониторинга давления содержит этапы, на которых: устанавливают первое реле давления внутри корпуса так, чтобы первое реле давления находилось в гидравлической связи с отверстием в гидросистеме, и устанавливают второе реле давления внутри корпуса так, чтобы второе реле давления находилось в гидравлической связи с отверстием в гидросистеме. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ изготовления датчика давления, содержащего углеродные нанотрубки // 2504746

Изобретение относится к способам изготовления датчиков давления и может быть использовано в микро- и наноэлектронике для изготовлении систем для измерения давления окружающей среды. Способ изготовления датчика давления включает нанесение первого диэлектрического слоя на поверхность подложки, формирование электрической разводки, нанесение второго диэлектрического слоя, формирование области роста массива углеродных нанотрубок в виде углубления в подложке с использованием литографии, формирование буферного слоя, формирование над буферным слоем функционального слоя, содержащего катализатор роста углеродных нанотрубок, удаление маски резиста, нанесенной в процессе литографии, проведение синтеза углеродных нанотрубок с плазменной стимуляцией процесса роста углеродных нанотрубок. В последующем может быть сформирован верхний герметизирующий слой, по меньшей мере, над массивом углеродных нанотрубок. Техническим результатом является повышение надежности функционирования чувствительного элемента датчика давления, повышение чувствительности датчика давления, достижение стабильности функционирования датчика вне зависимости от изменений параметров рабочей среды. 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ измерения перепадов давления в гидроприводе с гибким трубопроводом при оценке технического состояния гидросистемы // 2523758

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения давления в гидроприводе или пневмоприводе. Техническим результатом является обеспечение измерения давления в гидроприводе без нарушения целостности трубопровода, а также без нарушения герметичности гидросистемы. Способ измерения перепадов давления в гидроприводе характеризуется тем, что на наружной поверхности гибкого трубопровода закрепляют измерительный элемент в виде датчика усилий или датчика перемещения с предварительным натягом величиной 300-400 Н, подводят среду измеряемого давления. В процессе прохождения по трубопроводу среды измеряемого давления в течение 5-10 секунд на измерительном элементе фиксируют значения измеряемой величины, полученные показания тарируют. Фиксируя изменения усилия или перемещения, действующие со стороны предварительно сжатого гибкого трубопровода на измерительный элемент, судят о значении давления в гидроприводе. 2 табл., 5 ил.

Встраиваемый регулятор давления // 2526900

Описаны встраиваемые регуляторы давления. Представленный в качестве примера регулятор давления включает корпус, снабженный резьбой для подключения резьбовым соединением к порту другого регулятора давления. В корпусе имеется вход, канал и седловая поверхность. Кроме того, представленный вариант регулятора давления содержит поршневой механизм, оперативно связанный с клапанным затвором. Поршневой механизм выполнен с возможностью скользящего перемещения относительно корпуса для перемещения клапанного затвора по отношению к каналу и седловой поверхности для управления прохождением текучей среды между входом и другим регулятором. Кроме того, поршневой механизм создает герметичное соединение с поверхностью порта другого регулятора давления, сохраняя возможность скользящего перемещения в нем.

Анализатор общего давления, плотности и парцианального давления паров воды в низком вакууме // 2556288

Изобретение относится к вакуумметрии и средствам измерения парциальных давлений газов и предназначено для контроля общего давления, плотности и химического состава газа в контролируемом объеме. Техническим результатом изобретения является расширение диапазона измеряемых параметров, повышение точности и информативности измерения. Анализатор общего давления, плотности и парциального давления паров воды в низком вакууме содержит пьезорезонансный датчик плотности газа, электронный блок измерения и индикации. Анализатор дополнительно содержит пьезорезонансный датчик общего давления газа, находящийся внутри герметичного, деформируемого сильфона, сорбционно-емкостный датчик паров воды, два датчика температуры, один из которых находится внутри сильфона, расположенные в едином корпусе. Анализатор также содержит электронный блок, обеспечивающий алгоритм дифференциального преобразования сигналов датчиков с учетом изменения общего давления и температуры газа. 2 ил.

Способ определения механических параметров материальной среды в условиях фиксированного внешнего воздействия // 2566408

Изобретение относится к области «физика материального взаимодействия». Способ определения механических параметров нарушенной материальной среды в условиях фиксированного внешнего воздействия заключается в том, что фиксируют определяющий для исследуемой среды физический параметр внешнего воздействия - температуру Т(°С), плотность ρ (кг/см3), ускорение гравитационного притяжения (g, м/с2) и движения материального тела (α, м/с2), световое излучение, радиоактивность, электрическое и магнитное воздействие, устанавливают требуемый механический параметр материальной среды с учетом влияния физических определяющих параметров внешнего воздействия, определяют угол внутреннего трения и удельное сцепление cстр (кГ/см2) структурированной (природной) среды. Параметры угла внутреннего трения и удельного сцепления cн нарушенной среды определяют в фиксированных условиях внешнего воздействия, используя выражения а механические параметры материальной среды, используя фиксированные параметры и cн, и cстр в заданных условиях внешнего воздействия. Технический результат - возможность определения известных механических параметров нарушенной материальной среды через универсальные физические величины прочности: угол внутреннего трения и удельное сцепление, присущие всем материальным средам в структурированном и нарушенном состоянии.

Регулятор давления // 2587692

Изобретение относится к устройствам пневмоавтоматики для космической техники и может быть использовано в различных областях промышленности для работы со сжатыми газами при необходимости понижения давления газа до заданной величины и автоматического поддержания этого давления в заданных пределах. Задачей технического решения является расширение возможностей регулятора давления, уменьшение габаритов, повышение эффективности работы. Регулятор давления, содержащий корпус с входным и выходным штуцерами и неподвижно установленным седлом, перекрываемым подпружиненным клапаном, чувствительный элемент, нагрузочную пружину, опирающуюся на тарель и размещенную в стакане, регулировочный винт, двуплечий рычаг, ось вращения которого закреплена в корпусе, отличающийся тем, что большое и малое плечи двуплечего рычага расположены по одну сторону от оси вращения, при этом шарик, размещенный в цилиндрическом углублении малого плеча двуплечего рычага, взаимодействует с чувствительным элементом в виде поршня, перемещающегося во втулке из антифрикционного материала, жестко закрепленной в корпусе, а на боковой поверхности чувствительного элемента выполнены канавки с установленными в них эластичными кольцами с фторопластовыми манжетами, при этом на большом плече двуплечего рычага шарнирно установлен шток, взаимодействующий с тарелью, на боковой поверхности которой выполнены проточки с установленными в них фторопластовыми кольцами, контактирующими с кольцевой проставкой из антифрикционного материала, неподвижно закрепленной между корпусом и стаканом. 3 ил.

Датчик давления фундаментной плиты на грунт // 2598692

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерениям величины давления фундаментной плиты на грунт таких сооружений, как реакторные отделения АЭС, мосты, плотины, высотные и промышленные здания, и может быть использовано в системах мониторинга за напряженно-деформированным состоянием грунтов. Заявленный датчик давления фундаментной плиты на грунт содержит цилиндрический корпус с дном, жесткий диск, измерительное устройство, выполненное в виде балочек с наклеенными на них тензорезисторами, и упругий элемент, расположенный по оси симметрии корпуса и жесткого диска, при этом упругий элемент выполнен в виде цилиндра с внутренней полостью, первая торцевая поверхность которого имеет вогнутую сферическую поверхность, контактирующую с выпуклой сферической поверхностью выступа корпуса, вторая торцевая поверхность со стороны полости контактирует с жестким диском, а измерительное устройство, расположенное по оси упругого элемента и жесткого диска и соединенное с ними, выполнено в виде многогранника с тремя гранями по меньшей мере, на каждой грани которого закреплена натянутая струна с электромагнитной системой, при этом оси струн расположены симметрично оси упругого элемента. Технический результат заключается в повышении точности и надежности измерения посредством резервирования каналов измерения. 2 ил.