[go: up one dir, main page]

RU199339U1 - Frequency pressure sensor - Google Patents

Frequency pressure sensor Download PDF

Info

Publication number
RU199339U1
RU199339U1 RU2020118475U RU2020118475U RU199339U1 RU 199339 U1 RU199339 U1 RU 199339U1 RU 2020118475 U RU2020118475 U RU 2020118475U RU 2020118475 U RU2020118475 U RU 2020118475U RU 199339 U1 RU199339 U1 RU 199339U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
circuit
oscillations
pressure sensor
density
temperature
Prior art date
Application number
RU2020118475U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Василий Вячеславович Алмазов
Максим Григорьевич Пилищук
Валентин Алексеевич Зотов
Дмитрий Львович Крылов
Сергей Николаевич Артемьев
Михаил Юрьевич Сорокин
Original Assignee
Акционерное общество "Аэроприбор-Восход"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Аэроприбор-Восход" filed Critical Акционерное общество "Аэроприбор-Восход"
Priority to RU2020118475U priority Critical patent/RU199339U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU199339U1 publication Critical patent/RU199339U1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L11/00Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

Заявляемый в качестве полезной модели датчик давления частотный относится к измерительной технике и может быть использован для измерения давления газообразных сред, в частности, в системах воздушных сигналов летательных аппаратов или системах измерения давления повышенной точности.Техническим результатом является компенсация влияния плотности измеряемой среды на колебания чувствительного элемента датчика давления частотного.Сущность полезной модели заключается в том, что датчик давления частотный содержит модуль давления, включающий вибрирующий чувствительный элемент, схему обработки и выдачи сигнала, постоянное запоминающее устройство, схему возбуждения и регистрации колебаний, которая, в свою очередь, содержит: приемник сигналов резонансного контура, усилитель, обратный преобразователь, термочувствительный элемент и схему компенсации температурной погрешности, схему компенсации изменения плотности среды. В состав схемы компенсации изменения плотности среды введены: вибрирующий чувствительный элемент, соединенный со схемой возбуждения и регистрации колебаний, схема обработки и выдачи сигнала, которая соединена с термочувствительным элементом, схемой компенсации температурной погрешности и схемой возбуждения и регистрации колебаний.Экспериментальные исследования датчика давления частотного показали, что погрешности измерения давления сред с различной плотностью уменьшились на величину, достигающую порядка 30-40%.Заявляемый датчик давления частотный позволяет добиться погрешности измерения давления порядка 0,01% при измерении газов различной плотности.The frequency pressure sensor claimed as a useful model relates to measuring equipment and can be used to measure the pressure of gaseous media, in particular, in air signal systems of aircraft or in pressure measurement systems with increased accuracy. The technical result is to compensate for the influence of the density of the measured medium on the oscillations of the sensitive element frequency pressure sensor The essence of the utility model lies in the fact that the frequency pressure sensor contains a pressure module including a vibrating sensing element, a signal processing and output circuit, a read-only memory, a circuit for excitation and registration of oscillations, which, in turn, contains: a signal receiver resonant circuit, amplifier, inverter, temperature sensitive element and temperature error compensation circuit, compensation circuit for changes in the density of the medium. The structure of the compensation circuit for changes in the density of the medium includes: a vibrating sensing element connected to a circuit for exciting and recording oscillations, a signal processing and output circuit that is connected to a temperature sensitive element, a temperature error compensation circuit and a circuit for exciting and recording oscillations. that the errors in measuring the pressure of media with different densities have decreased by an amount reaching about 30-40%. The declared frequency pressure sensor allows you to achieve a pressure measurement error of the order of 0.01% when measuring gases of different densities.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения давления газообразных сред, в частности, в системах воздушных сигналов летательных аппаратов или системах измерения давления повышенной точности.The utility model relates to measuring technology and can be used to measure the pressure of gaseous media, in particular, in air signal systems of aircraft or in pressure measurement systems with increased accuracy.

Известны частотные датчики давления с чувствительным элементом в виде вибрирующего цилиндра (см. Горенштейн И.А. «Гидростатические частотные датчики первичной информации», Вульвет Дж. «Датчики в цифровых системах», Агейкин Д.И., Костина Е.И., Кузнецова Н.Н. «Датчики контроля и регулирования»), принцип функционирования которых заключается в создании обратной связи и поддержании колебаний чувствительного элемента на определенной гармонике собственных колебаний. При этом частота собственных колебаний чувствительного элемента зависит от измеряемого давления.Known frequency pressure sensors with a sensitive element in the form of a vibrating cylinder (see Gorenstein IA "Hydrostatic frequency sensors of primary information", Vulvet J. "Sensors in digital systems", Ageikin DI, Kostina EI, Kuznetsova NN "Control and regulation sensors"), the principle of operation of which is to create feedback and maintain the oscillations of the sensitive element at a certain harmonic of natural oscillations. The natural frequency of the sensing element depends on the measured pressure.

Указанные датчики давления имеют дополнительную погрешность измерения, обусловленную влиянием температуры на чувствительный элемент и влиянием плотности измеряемой среды (например, воздух, азот и т.д.) на процесс колебания чувствительного элемента. Одним из способов уменьшения обозначенной дополнительной погрешности измерения является использование в частотном датчике давления дополнительного элемента, чувствительного к температуре или к плотности измеряемой среды, с последующей компенсацией выходного сигнала по информации с дополнительного элемента, например, полезная модель №123 143 «Частотный датчик давления» и полезная модель №159 820 «Частотный датчик давления».The indicated pressure sensors have an additional measurement error due to the influence of temperature on the sensitive element and the influence of the density of the measured medium (for example, air, nitrogen, etc.) on the vibration of the sensitive element. One of the ways to reduce the indicated additional measurement error is to use an additional element in the frequency pressure sensor that is sensitive to temperature or to the density of the measured medium, followed by compensation of the output signal according to information from the additional element, for example, utility model No. 123 143 "Frequency pressure sensor" and utility model No. 159 820 "Frequency pressure sensor".

За прототип выбрана полезная модель №159820 «Частотный датчик давления», включающий предварительный преобразователь, вибрирующий чувствительный элемент (вибрирующий цилиндр), схему возбуждения и поддержания колебаний, схему обработки и выдачи сигнала, постоянное запоминающее устройство, (ПЗУ) для хранения калибровочных коэффициентов, термочувствительный элемент, схему компенсации температурной погрешности и схему компенсации изменения плотности среды.For the prototype, a useful model No. 159820 "Frequency pressure sensor" was selected, including a pre-transducer, a vibrating sensing element (vibrating cylinder), a circuit for exciting and maintaining vibrations, a signal processing and output circuit, a read-only memory (ROM) for storing calibration coefficients, temperature-sensitive element, compensation circuit for temperature error and compensation circuit for changes in the density of the medium.

Недостатком является то, что не решен вопрос влияния температуры на погрешность измерения плотности среды, что не позволяет в полной мере компенсировать влияние плотности среды на измерение давления.The disadvantage is that the issue of the influence of temperature on the error in measuring the density of the medium has not been resolved, which does not fully compensate for the effect of the density of the medium on the pressure measurement.

Предварительные результаты показали, что вклад температурной погрешности в сигнал компенсации может достигать 50%, в первую очередь, за счет неоднозначной зависимости выходного сигнала от плотности от температуры.Preliminary results showed that the contribution of the temperature error to the compensation signal can reach 50%, primarily due to the ambiguous dependence of the output signal on density on temperature.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является уменьшение погрешности измерения давления сред с различной плотностью.The problem to be solved by the claimed utility model is to reduce the error in measuring the pressure of media with different densities.

Технический результат заключается в компенсации влияния плотности измеряемой среды на колебания чувствительного элемента датчика давления частотного.The technical result consists in compensating the influence of the density of the measured medium on the oscillations of the sensitive element of the frequency pressure sensor.

Указанный технический результат достигается тем, что в конструкцию датчика давления частотного вводится схема компенсации изменения плотности, по своей конструкции аналогичная модулю давления, что позволяет по отдельности выполнять температурную компенсацию для измерения давления и измерения плотности.The specified technical result is achieved by the fact that a density change compensation circuit is introduced into the design of the frequency pressure sensor, which is similar in design to the pressure module, which makes it possible to separately perform temperature compensation for pressure measurement and density measurement.

Датчик давления частотный содержит модуль давления и схему компенсации изменения плотности. Модуль давления включает в себя вибрирующий чувствительный элемент, схему обработки и выдачи сигнала, постоянное запоминающее устройство, схему возбуждения и регистрации колебаний, термочувствительный элемент и схему компенсации температурной погрешности. Схема возбуждения и регистрации колебаний в свою очередь состоит из приемника сигналов резонансного контура, усилителя, обратного преобразователя.The frequency pressure sensor contains a pressure module and a density change compensation circuit. The pressure module includes a vibrating sensing element, a signal processing and output circuit, a read-only memory, a vibration excitation and recording circuit, a temperature sensing element, and a temperature error compensation circuit. The circuit for exciting and registering oscillations, in turn, consists of a resonant circuit signal receiver, an amplifier, and an inverse converter.

В состав схемы компенсации изменения плотности среды введены вибрирующий чувствительный элемент, схема возбуждения и регистрации колебаний, схема обработки и выдачи сигнала, термочувствительный элемент и схема компенсации температурной погрешности.A vibrating sensing element, a circuit for excitation and registration of oscillations, a circuit for processing and issuing a signal, a temperature-sensitive element and a compensation circuit for a temperature error are included in the compensation circuit for changes in the density of the medium.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого датчика давления частотного, где:FIG. 1 shows a block diagram of the proposed frequency pressure sensor, where:

1 - вибрирующий чувствительный элемент (вибрирующий цилиндр);1 - vibrating sensing element (vibrating cylinder);

2 - приемник сигналов резонансного контура;2 - receiver of resonant circuit signals;

3 - усилитель;3 - amplifier;

4 - обратный преобразователь;4 - reverse converter;

5 - схема обработки и выдачи сигнала;5 is a diagram of signal processing and output;

6 - постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) для хранения калибровочных коэффициентов;6 - read only memory (ROM) for storing calibration coefficients;

7 - схема возбуждения и регистрации колебаний, включающая в себя (2), (3), (4);7 is a diagram of excitation and registration of oscillations, including (2), (3), (4);

8 - модуль давления, включающий в себя (1), (5), (6), (7);8 - pressure module, including (1), (5), (6), (7);

9 - термочувствительный элемент;9 - thermosensitive element;

10 - схема компенсации температурной погрешности;10 - circuit for compensation of temperature error;

11 - схема компенсации изменения плотности среды, включающая в себя:11 - scheme for compensating for changes in the density of the medium, including:

1' - вибрирующий чувствительный элемент (вибрирующий цилиндр);1 '- vibrating sensing element (vibrating cylinder);

2' - приемник сигналов резонансного контура;2 '- receiver of resonant circuit signals;

3' - усилитель;3 '- amplifier;

4' - обратный преобразователь;4 '- inverter;

5' - схема обработки и выдачи сигнала;5 '- signal processing and output circuit;

7' - схема возбуждения и регистрации колебаний, включающая в себя (2'), (3'), (4');7 '- circuit for excitation and registration of oscillations, including (2'), (3 '), (4');

9' - термочувствительный элемент;9 '- thermosensitive element;

10' - схема компенсации температурной погрешности;10 '- compensation circuit for temperature error;

11' - схема компенсации температурной погрешности.11 '- temperature error compensation circuit.

Принцип работы предлагаемого датчика давления частотного заключается в следующем: схема возбуждения и регистрации колебаний 7, за счет создания положительной обратной связи поддерживает колебания вибрирующего цилиндра 1 в резонансе на определенной гармонике, причем частота собственных колебаний вибрирующего цилиндра зависит от измеряемого давления окружающей среды, которая подается во внутреннюю полость чувствительного элемента: увеличение измеряемого давления приводит к изменению геометрических размеров и жесткости чувствительного элемента, частота собственных колебаний также увеличивается, а за счет положительной обратной связи схемой возбуждения и регистрации колебаний 7 изменяется частота возбуждения через обратный преобразователь 4 для получения максимальной амплитуды колебаний стенок вибрирующего цилиндра в соответствии с резонансной кривой.The principle of operation of the proposed frequency pressure sensor is as follows: the excitation circuit and registration of vibrations 7, by creating a positive feedback, maintains the vibrations of the vibrating cylinder 1 in resonance at a certain harmonic, and the frequency of the natural vibrations of the vibrating cylinder depends on the measured ambient pressure, which is supplied to the internal cavity of the sensing element: an increase in the measured pressure leads to a change in the geometric dimensions and rigidity of the sensing element, the frequency of natural oscillations also increases, and due to the positive feedback, the excitation circuit and registration of oscillations 7 changes the frequency of excitation through the inverse transducer 4 to obtain the maximum amplitude of oscillations of the walls of the vibrating cylinder in accordance with the resonance curve.

Калибровочные коэффициенты, хранящиеся в ПЗУ 6, используются при формировании выходного сигнала частотного датчика давления для приведения в соответствие выходного сигнала измеряемому давлению с учетом нелинейности функции преобразования чувствительного элемента и зависимости измеряемого давления от температуры.The calibration coefficients stored in the ROM 6 are used to form the output signal of the frequency pressure sensor to match the output signal to the measured pressure, taking into account the nonlinearity of the sensor conversion function and the dependence of the measured pressure on temperature.

Схема компенсации температурной погрешности 10 преобразует выходной сигнал с термочувствительного элемента 9, в электрический сигнал с учетом нелинейности выходного сигнала термочувствительного элемента и нелинейности изменения частоты собственных колебаний чувствительного элемента от измеряемого давления и температуры. Место установки термочувствительного элемента определяется требованиями к динамическим характеристикам датчика давления, при размещении в непосредственной близости к чувствительному элементу можно добиться минимальной температурной динамической погрешности.The temperature error compensation circuit 10 converts the output signal from the temperature sensitive element 9 into an electrical signal, taking into account the nonlinearity of the output signal of the temperature sensitive element and the nonlinearity of the change in the natural frequency of the sensitive element from the measured pressure and temperature. The location of the thermosensitive element is determined by the requirements for the dynamic characteristics of the pressure sensor; when placed in close proximity to the sensitive element, a minimum temperature dynamic error can be achieved.

По своей сути элементы 1', 5', 7' (с входящими 2',3',4'), 9', 10' аналогичны элементам 1, 5, 7 (с входящими 2, 3, 4), 9, 10. Разница заключается в том, что окружающая среда, давление которой необходимо измерить, подается одновременно во внутреннюю и внешнюю полости чувствительного элемента. Таким образом, присоединенная масса оказывает влияние на колебания стенок чувствительного элемента, и частота колебаний стенок зависит от плотности измеряемой среды.In essence, elements 1 ', 5', 7 '(with inputs 2', 3 ', 4'), 9 ', 10' are similar to elements 1, 5, 7 (with inputs 2, 3, 4), 9, 10 The difference is that the environment, the pressure of which is to be measured, is supplied simultaneously to the inner and outer cavities of the sensing element. Thus, the added mass influences the vibrations of the walls of the sensing element, and the vibration frequency of the walls depends on the density of the measured medium.

Принцип работы схемы 11 аналогичен приведенному ранее принципу работы модуля давления 8 датчика давления частотного. В схеме обработки и выдачи сигнала 6 происходит компенсация в выходном сигнале плотности измеряемой среды с учетом температурной погрешности в схеме компенсации изменения плотности.The principle of operation of circuit 11 is similar to the previously described principle of operation of the pressure module 8 of the frequency pressure sensor. In the circuit for processing and issuing a signal 6, compensation occurs in the output signal of the density of the measured medium, taking into account the temperature error in the compensation circuit for changes in density.

Экспериментальные исследования датчика давления частотного показали, что погрешности измерения давления сред с различной плотностью уменьшились на величину, достигающую порядка 30-40%.Experimental studies of the frequency pressure sensor showed that the errors in measuring the pressure of media with different densities decreased by an amount reaching about 30-40%.

В целом, предлагаемое техническое решение позволяет добиться погрешности измерения давления порядка 0.01% при измерении газов различной плотности.In general, the proposed technical solution makes it possible to achieve a pressure measurement error of the order of 0.01% when measuring gases of various densities.

Claims (1)

Датчик давления частотный, содержащий модуль давления, включающий вибрирующий чувствительный элемент, схему обработки и выдачи сигнала, постоянное запоминающее устройство, схему возбуждения и регистрации колебаний, которая, в свою очередь, содержит приемник сигналов резонансного контура, усилитель, обратный преобразователь, термочувствительный элемент и схему компенсации температурной погрешности, схему компенсации изменения плотности среды, отличающийся тем, что в состав схемы компенсации изменения плотности среды введены: вибрирующий чувствительный элемент, соединенный со схемой возбуждения и регистрации колебаний, схема обработки и выдачи сигнала, которая соединена с термочувствительным элементом, схемой компенсации температурной погрешности и схемой возбуждения и регистрации колебаний.A frequency pressure sensor containing a pressure module including a vibrating sensing element, a signal processing and output circuit, a read-only memory, a circuit for excitation and registration of oscillations, which, in turn, contains a resonant circuit signal receiver, an amplifier, an inverse transducer, a temperature-sensitive element and a circuit compensation of temperature error, a compensation circuit for changes in the density of the medium, characterized in that the composition of the compensation circuit for changes in the density of the medium includes: a vibrating sensing element connected to a circuit for excitation and registration of oscillations, a circuit for processing and issuing a signal that is connected to a temperature sensing element, a temperature compensation circuit errors and circuit of excitation and registration of oscillations.
RU2020118475U 2020-05-25 2020-05-25 Frequency pressure sensor RU199339U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020118475U RU199339U1 (en) 2020-05-25 2020-05-25 Frequency pressure sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020118475U RU199339U1 (en) 2020-05-25 2020-05-25 Frequency pressure sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU199339U1 true RU199339U1 (en) 2020-08-28

Family

ID=72421149

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020118475U RU199339U1 (en) 2020-05-25 2020-05-25 Frequency pressure sensor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU199339U1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2163360C1 (en) * 2000-05-16 2001-02-20 Скотников Виктор Яковлевич Frequency type pressure pickup
RU123143U1 (en) * 2012-06-06 2012-12-20 Открытое акционерное общество "Ульяновское конструкторское бюро приборостроения" (ОАО "УКБП") FREQUENCY PRESSURE SENSOR
RU159820U1 (en) * 2015-08-13 2016-02-20 Акционерное общество "Ульяновское конструкторское бюро приборостроения" (АО "УКБП") FREQUENCY PRESSURE SENSOR
EP2700928B1 (en) * 2012-08-23 2020-04-22 ams International AG Pressure sensor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2163360C1 (en) * 2000-05-16 2001-02-20 Скотников Виктор Яковлевич Frequency type pressure pickup
RU123143U1 (en) * 2012-06-06 2012-12-20 Открытое акционерное общество "Ульяновское конструкторское бюро приборостроения" (ОАО "УКБП") FREQUENCY PRESSURE SENSOR
EP2700928B1 (en) * 2012-08-23 2020-04-22 ams International AG Pressure sensor
RU159820U1 (en) * 2015-08-13 2016-02-20 Акционерное общество "Ульяновское конструкторское бюро приборостроения" (АО "УКБП") FREQUENCY PRESSURE SENSOR

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4644482A (en) Digital pressure transducer and corrections circuitry system
US4349881A (en) Vibration instruments
RU199339U1 (en) Frequency pressure sensor
RU159820U1 (en) FREQUENCY PRESSURE SENSOR
US6925883B2 (en) Non resonating close coupled probe
JP2014175927A (en) Sound calibrator
SU884587A3 (en) Device for measuring density of gaseous media
RU74466U1 (en) SENSOR
RU123143U1 (en) FREQUENCY PRESSURE SENSOR
RU2282162C1 (en) Method of compensating additive temperature error of pickup with vibrating member
RU2300739C2 (en) Method for compensating additive temperature error of indicator with vibrating element
SU540160A1 (en) Vibration-frequency sensor with temperature compensation
SU994941A1 (en) Method of measuring physical value by frequency pickup
SU1413457A1 (en) Device for measuring pressure
SU1317296A1 (en) Piezoresonance pressure transducer
SU836538A1 (en) Hot-wire gauge
SU1578526A1 (en) Force transmitter
SU1348654A1 (en) Device for measuring substance volume in reservoirs
RU2323422C2 (en) Mode of compensation of multiplicative temperature error of sensor with vibratory element (variants)
SU1384975A1 (en) Pressure meter
RU2307329C2 (en) Method of compensating multiplicative temperature error of pickup with vibration member
SU1413463A1 (en) Method of calibrating pressure gradient transducers
RU2306530C2 (en) Method of compensating additive temperature error of pickup with vibration member
JPH0783731A (en) Volumenometer
SU1610275A1 (en) Barometric method of determining height