Устройство для измерения давления

Устройство для измерения давления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(1) 614349

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Соаетских

Социалистических

Республик

К ASTOPCNOMY СВИ4ИТИЛЬСТЭУ

1 р ry., ",," (51) М. Кл. -.

O 01 Е 9/16 (о1) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 01,08.76(21) 2393156/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опублнковано05.07,78.Бюллетень № 25

Государственный номнтет

Совета Мнннстров СССР оо делам нзобретеннй

N открытнй (53) УДК 681.2 (088.8 ) (45) Дата опубликования описания 06.06.78

А, Л. Виповский, С. Я. Пустильник и Ю, П. Перевертов (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин буровым раствором (71) заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано в отраслях промышленности, где необходимо измерять давление газообразных, жидких и твердых среп.

Известны различные устройства для измерения давления, которые можно классифицировать по физическому процессу, положенному в основу преобразования давления и колебания алектрического сигнала.

При атой классификации устройства, преп«« назначенные пля измерения давления, можно разделить на пве группы.

К первой группе относятся устройства, воспринимающими деталями которых служат различные механические упругие элементы, Деформация послепних затем преобразуется в измерительный сигнал с помощью сооответствуюшего преобразователя. Выходной сигнал в данной группе измерительных устройств формируется с помощью емкостных, тензометрических, индуктивных и др, преобразователей.

Ко второй группе относятся устройства, Ь которых в зависимости от приложенного

2 давления измен .отся физические свойства чувствительного элемента или измеритель ного участка, расположенного в измеряемой среде, К этой группе могут быть от несены устройства пля измерения давления с пъезоалектрическими, магнитоупругими и ионизационными воспринимающими элемента» ми.

Устройства, относящиеся ко второй груп»

10 пе обладают большей надежностьто, так как их чувствительные элементы почти несжимаемы. B таких устройствах отсутствуют перемещения алементов, что обуславливает нх высокую надежность и долговечность, l5

В ряде случаев перемещение воспринимающих давление алеме,.тов приводит к сни» жению точности измерения давления, как например, при измерении давления тампонажных растворов, твердеющих в замкнутом объеме, или замерзающих жидкостей в замкнутом объеме.

Иэ устройств второй группы большими преимушествами обладают устройства с матъ.

2х ничоупругими чувствительными элементами.

614349

Так, устройства с пьезоэлектрическими чувствитэлиаыми элементами мало пригодны для измерения статических и медленно изменяющихся давлений, а устройства с ионизационными, электронными и термоэлектрическими преобразователями пре днаэI начены для измерения давления только газообразных разреженных сред.

Устройства с .магнитоупругими чувствительными элементами пригодны для измерения как статических, так и быстро меняющихся давлений газообразных, жидких и твердых сред в диапазоне давлений от

0 до 1000 кгс/см и выше.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения давлений, содержашее генератор переменного тока, выход которого подключен ко входу магнитоупругого преобразователя давления, выпрямитель и регистратор tlj.

В этом устройстве для измерения давления магнитоупругий преобразователь давления включен в нижнее плечо делителя напряжения, подключенного к генератору синусоидального йапряжения. Сопротивление верхнего плеча делителя выбрано достаточно большим, чтобы приблизить условия работы датчика давления к условиям работы в цепи ге нератора тока.

Под воздействием давления исследуемой среды ивменяется относительная на» чальная магнитная проницаемость Кп ферритового чувствительного элемента, При изменении Мп чувствительного элемента пропорционально изменяется падение напряжения на магнитоупругом преобразователе давления.

Предварительно протарированный магнитоупругий преобразователь помешают в среду, давление которой необходимо измерить, измеряют падение напряжения на нем и с помощью тарировочной характеристики определяют давление среды.

Типовая зависимость падения напряжения на магнитоупругом преобразователе от величины давления приведена на фиг. 1.

Кривая зависимости падения напряжения на магнитоупругом преобразователе от величины давления имеет экстремальный характере

Положение экстремума на оси давлений, а также крутизна ветвей по обе стороны от экстремума, характеризующая чувствительность измерения, определяются в ос« новном типом феррита и температурой среды, давление которой измеряется, Экстремальный характер зависимости падения на» аъгтсисътюил па ыат втга съа а аат ла ю п ° а лФ r аааа а теле от давления приводит к неоа :хзначности отсчета результатов измерений.

Слеповательно, появляется необходи-. мость иметь два устройства: одно — для измерения давления до экстремума, и другое - для измерений в диапазоне павлений после экстрвмума.

Кроме того, в известных устройствах с магнитоупругими преобразователями давления крутизна ветвей и, соответственно, чувствительность измерения недостаточны, Целью изобретения является повышение чувствительности и точности работы устройства эа счет исключения неоднозначности отсчета результатов измерений.

Эта цель достигается введением в предложенное устройство ключей, компаратора, тритт ера, инвертора и узкополосного фильтра, вход которого подключен к выходу магнитупругого преобразователя давления, выходко входу выпрямителя. Выход выпрямителя соединен с первым входом первого ключа и со входами инвертора и компаратора, выход которого подключен ко входу триггера, 25 Выходы триггера соединены со вторым вхо» дом первого ключа и с первым входом второго ключа, второй вход которого соединен с выходом инвертора. Выходы первого и второго ключей подключены по вхопу регистратора.

На фиг. 2 представлена структурная схема устройства для измерения давления.

Устройство содержит генератор переменного тока 1, магнитоупругий преобраэоваЗ тель давления 2, узкополосный фильтр 3, выпрямитель 4, компаратор 5, триггер 6, ключи 7 и 8, инвертор 9 и регистратор 10.

Устройство работает следующим образом.

Переменное напряженке, падающее на преобразователе давления 2, поступает на вход фильтра 3, который сепектирует гармонику входного напряжения, наиболее силт но изменяющуюся при изменении давления.

С выхода фильтра 3 выделенная гармонике напряжения поступает на вход выпрямителя 4, с выхода которого в виде напряжения постоянного тока подается на вход компаратора 5, один иэ входов ключа 7 и вход инвертора 9.

Ключи 7 и 8 открываются и закрываются с помощью управляющих сигналов триггера 6, Его исходное состояние определяет

SS ся начальным давлением среды, которое необходимо измерять, Если начальное давление лежит в области Л-Б (фиг.1), то триггер 6 открывает ключ 7 и закрывает ключ 8, Г1ри этом напряжение с выхода . псами гс ля 4 чеоез ключ 7 постлиет Itа

6 14349

5 вход регистратора 10. Когаа измеряемое павление возрастает и постигает значения, соотвечх.пзуюшего точке F>, напряжение входного сигнала компаратора 5 становится равно опорному и он выдает импульс, которым запускается триггер 6, перевопяший ключ 7 в закрытое, а ключ 8 в открытое состояние. При этом напряжение с выпрямителя 4 поступает на вход регистратора 10 через иниертор 9 и ключ 8. Инвертор 9 преобразует уменьшающееся по величине выхопное напряжение выпрямителя 4 при работе и области павлений Б-З (зависимость выходного напряжения выпрямителя

4 и функции. давления идентична изображенной на фиг. 1) в возрастающее. Таким образом, экстремальная кривая U =f (P) преобразуется в монотонно воэрастаюшую. После превышения измеряемым давлением значения в точке Б, соответстиуюшего экстремальному значеникз папения напряжения на магнитоупругом преобразователе, компаратор 5 возврашается и исходное состояние.

При уменьшении измеряемого давления, пока оно нахопится в области Б-В, напряжение на вход регистратора 10 поступает через инвертор 9 и ключ S, Когпа давление постигает значения в точке Б, срабатывает компаратор 5 и переключает триггер 6, который перевопит ключ 7 в открытое, а ключ

8 в закрытое состояние. При этом напряжение с выхопа выпрямил ля 4 поступает на регистратор 10 через ключ 7, Таким образом, устройство имеет монотонно иэмеиякниуюся зависимость выходного сигнала в функции измеряемого павления. Чувствительность этого устройства по сравнению с известными выше и 2,5-3 раза. формула изобретения

Устройство пля измерения павленич, сопержашее генератор переменного тока, выхоп которого попключен ко вхопу MRãêèòîynpyroro преобразователя давления, икпрямигель и регистратор, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности работы устройства, в него введены ключи, компаратор, триггер, иивертор и узкополосный фильтр, вход которого попключен к выходу магнитоупругого преобразователя давления, выхоп — xo входу выпрямителя, выход выпрямителя соепинен с первым вхопом первого ключа, и со входами инвертора и компаратора, выход которого попключен ко входу триггера; выходы триггера соепинены соответственно со вторым входом первого ключа и с первым входом второго ключа, второй ахоп которого соединен с выходом инвертора; выхопы первого и второго ключей подключены ко входу регис гратора.

2S

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Солоповников В. В, Измерительные устройства, преобразуюшие элементы и устройства . М.,"Машиностроение", 1973. с. 149-150, 2, Сборник Исследования по строительс гву", УП,НИИ строительства Госстроя

ЭССР, Таллин, 1967 г., статья, В,Л. Иосона зх. и пр. Регистрация многоточечной информации о направлениях в бетоне .