Устройство для создания опорного давления в объеме с рабочим веществом
Владельцы патента RU 2725008:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) (RU)
Изобретение относится к технике измерения давления и может найти применение в поверочной технике. Устройство для создания опорного давления в объеме с рабочим веществом содержит объем с рабочим веществом, задатчик давления, связанный с блоком сравнения и управления, датчик и измеритель давления в объеме с рабочим веществом, кроме этого в него введены элемент создания давления в объеме с рабочим веществом, датчик и измеритель внешнего статического давления, устройство сравнения, первый вход которого связан с выходом датчика и измерителя давления, размещенного внутри объема с рабочим веществом, второй вход - с выходом датчика и измерителя внешнего статического давления, а выход - со входом блока сравнения и управления, выход которого соединен со входом генератора давления, при этом задатчик давления выполнен в виде последовательно соединенных генератора давления и штока привода, который выполнен в контакте с элементом создания давления. Элемент создания давления в объеме с рабочим веществом выполнен в виде сильфона. Технический результат - повышение точности создания опорного давления в объеме с рабочим веществом при поверке средств измерений давления. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к технике измерения давления и может найти применение в поверочной технике.
Известно устройство для создания давления газа по патенту RU №2246101, G01L 27/00, опубликованный 10.02.2005 Бюл. №4, - [1], содержащее осесимметричную камеру, герметизатор в виде мягкой мембраны, нагрузочного элемента, выполненного в виде соразмерной камеры со свободно входящей в нее пластиной, взаимодействующей с регулятором нагрузки, который содержит закрепленный на корпусе магнитопровод с двумя катушками: неподвижной и связанной с пластиной подвижной катушками, соединенными с управляемым источником питания. Камера пневматически соединена через штуцер с устройством подачи газа, включающим в себя регулятор давления, а также компрессор.
К недостатку известного устройства следует отнести увеличение трудоемкости работ, связанных с созданием опорного давления и расхода и их регулирование устройством подачи газа в камере.
Известно изобретение «Способ и устройство калибровки тонометров с помощью имитатора пациента» по патенту RU №2328210, А61В 5/022, G09B 23/28, опубликованное 20.07.08 Бюл. №19, - [2], содержащее имитатор пациента, выполненный по форме органа пациента, используемый для измерения давления крови и пульса, трубку с жидкостью, связанную с объемом и ресивером с жидкостью, датчик статического давления жидкости и датчик колебаний давления жидкости в объеме с жидкостью, а также контактирующих с объемом с жидкостью неподвижную часть корпуса объема с жидкостью и подвижную часть корпуса объема с жидкостью, при этом подвижная часть корпуса соединена с рычагом, имеющим ось поворота с направлением поворота, приводимым в движение через эксцентрик электроприводом с регулятором оборотов, имеющим направление вращения эксцентрика и направление перемещения оси поворота, а также содержит сфигмоманометр с надуваемой манжетой и блок обработки результатов измерений.
К недостаткам изобретения следует отнести следующее:
1) при создании давления не учитывают влияние внешних факторов (например, температуры, атмосферного давления и т.д.) на показания датчиков при измерении давления в устройстве.
2) высокая трудоемкость создания контролируемого давления в объеме с жидкостью эксцентриком электропривода.
Наиболее близким к заявленному изобретению является изобретение «Установка для поверки автоматизированных средств измерений артериального давления и частоты пульса» по патенту RU №2210974, А61В 5/02, опубликованное 27.08.2003 Бюл. №24, содержащее имитатор пульсаций артериального давления пациента в виде цилиндра из эластичного материала, компрессионную манжету поверяемого средства измерения, рабочий эталон давления, задатчик пульсаций давления, устройство нагнетания воздуха, подключенное к компрессионной манжете поверяемого средства через элемент соединения пневмосистемы, блок управления, первые вход и выход которого соединены соответственно с выходом и входом рабочего эталона давления, а вторые вход и выход блока управления соединены с выходом и входом задатчика пульсаций давления, выполненного с возможностью задания частоты пульса на цилиндр, при этом через элемент соединения пневмосистемы устройство нагнетания воздуха подключено к рабочему эталону давления, а цилиндр выполнен из эластичного материала и заполнен жидкой средой. Задатчик пульсаций давления содержит кварцевый генератор частоты и электромагнит, стержень которого выполнен с упором в цилиндр для передачи пульсаций давления на компрессионную манжету с частотой, задаваемой кварцевым генератором.
К недостаткам изобретения можно отнести:
- отсутствие компенсации задаваемых параметров давления от внешних влияющих факторов (например, температуры, атмосферного давления и т.д.);
- отсутствуют механизмы точного поддержания давления в цилиндре с жидкостью.
Проблемой является низкая эффективность: трудоемкость создания опорного давления в объеме с рабочим веществом с заданной точностью; подверженность влиянию внешних факторов.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении точности создания опорного давления в объеме с рабочим веществом при поверке средств измерений давления.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для создания опорного давления в объеме с рабочим веществом, содержащем объем с рабочим веществом, задатчик создания давления, связанный с блоком сравнения и управления, датчик и измеритель давления в объеме с рабочим веществом, новым является то, что в нее введены элемент создания давления в объеме с рабочим веществом, датчик и измеритель внешнего статического давления, устройство сравнения, первый вход которого связан с выходом датчика и измерителя давления, размещенного внутри объема с рабочим веществом, второй вход - с выходом датчика и измерителя внешнего статического давления, а выход - со входом блока сравнения и управления, выход которого соединен со входом генератора давления, при этом задатчик давления выполнен в виде последовательно соединенных генератора давления и шток привода, который выполнен в контакте с элементом создания давления. Элемент создания давления в объеме с рабочим веществом выполнен в виде сильфона.
Сущность изобретения поясняется на фиг. 1, где приведена структурно-функциональная схема устройства для создания опорного давления в объеме с рабочим веществом:
1 - объем с рабочим веществом;
2 - датчик и измеритель давления в объеме с рабочим веществом;
3 - датчик и измеритель внешнего статического давления;
4 - элемент создания давления в объеме с рабочим веществом;
5 - шток;
6 - привод;
7 - генератор давления;
8 - блок сравнения и управления;
9 - устройство сравнения.
Устройство для создания опорного давления в объеме с рабочим веществом состоит из объема 1 с рабочим веществом, с одного торцевого конца которого установлен элемент создания давления 4, а другой связан с потребителем (поверяемым средством измерений). Для создания номинального давления в объеме 1 с рабочим веществом шток 5 привода 6 совершает возвратно-поступательное воздействие на элемент создания давления 4. Последовательно соединенные шток 5 привода 6 и генератора давления 7 представляют собой задатчик давления, при этом генератор давления 7 связан с блоком сравнения и управления 8. Во внутренней полости объема установлен датчик и измеритель давления 2, который обрабатывает поступающую измерительную информацию и передает сигнал устройству сравнения 9, который, формируя разность показаний датчиков и измерителей давления 2 и 3, передает сигнал блоку управления и сравнения 8.
Работа устройства на фиг. 1 осуществляется следующим образом.
Первоначально измеряют внешнее статическое давление датчиком и измерителем 3 внешнего статического давления и сравнивают его показания с показаниями датчика и измерителя давления 2 в объеме с рабочим веществом 1. При отклонении их показаний друг от друга задают блоком сравнения и управления 8 такое значение усилия штока 5 задатчика статического давления на элемент создания давления 4, которое позволяет уравновесить их показания. На последующих этапах работы устройства такая компенсация дает возможность не учитывать показания датчика и измерителя 3 внешнего статического давления.
Затем воздействием штоком 5 на элемент создания давления 4 создают номинальные опорные значения верхнего и нижнего давления в объеме с рабочим веществом 1. При отклонении установленных значений верхнего и нижнего давлений от заданных блоком управления и сравнения 8 усилием штока 5 на элемент создания давления 4 доводят опорные значения датчика и измерителя давления 2 в объеме с рабочим веществом 1 к заданным. Датчик и измерителем давления 2 в соответствии с реализованным принципом измерения преобразует измеряемое давление в электрический сигнал, поступающий в блок управления и сравнения 8 через устройство сравнения 9.
Нагнетают давление в объеме с рабочим веществом 1 выше заданного системой регулирования верхнего значения, а затем, снижая его, измеряют сначала верхнее, а затем нижнее значения давления в объеме с рабочим веществом 1. Эти изменения также регистрируются датчиком и измерителем давления 2 и в момент их равенства с задаваемыми верхним и нижним давлением передаются на блок сравнения и управления 8 через устройство сравнения 9.
При этом показания поверяемого средства измерения, подключенного к объему 1 с рабочим веществом, сравниваются с показаниями блока сравнения и управления 8. Идентично поверяют давление в других точках, регламентированных методикой поверки, путем установки этих значений в блоке сравнения и управления 8.
Технический результат достигается за счет точного поддержания давления в объеме с рабочим веществом с компенсацией погрешностей задаваемого опорного давления, обусловленного внешними влияющими факторами, что не достигается в прототипе.
Таким образом, предложено устройство, которое позволяет повысить точность создания опорного контролируемого давления в объеме с рабочим веществом и может быть использовано при автоматизации процедур поверки средств измерений давления, при этом решение данного устройства несложно в исполнении, просто и надежно в работе.
1. Устройство для создания опорного давления в объеме с рабочим веществом, содержащее объем с рабочим веществом, задатчик давления, связанный с блоком сравнения и управления, датчик и измеритель давления в объеме с рабочим веществом, отличающееся тем, что в него введены
элемент создания давления в объеме с рабочим веществом,
датчик и измеритель внешнего статического давления,
устройство сравнения, первый вход которого связан с выходом датчика и измерителя давления, размещенного внутри объема с рабочим веществом, второй вход - с выходом датчика и измерителя внешнего статического давления, а выход - со входом блока сравнения и управления, выход которого соединен со входом генератора давления,
при этом задатчик давления выполнен в виде последовательно соединенных генератора давления и штока привода, который выполнен в контакте с элементом создания давления.
2. Устройство для создания опорного давления в объеме с рабочим веществом по п. 1, отличающееся тем, что элемент создания давления в объеме с рабочим веществом выполнен в виде сильфона.
