SU883683A1 - Pressure converter with frequency output - Google Patents
Pressure converter with frequency output Download PDFInfo
- Publication number
- SU883683A1 SU883683A1 SU802898608A SU2898608A SU883683A1 SU 883683 A1 SU883683 A1 SU 883683A1 SU 802898608 A SU802898608 A SU 802898608A SU 2898608 A SU2898608 A SU 2898608A SU 883683 A1 SU883683 A1 SU 883683A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- resonator
- internal cavity
- frequency
- frequency output
- pressure
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Description
(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ G ЧАСТОТНЫМ (54) PRESSURE TRANSMITTER G FREQUENCY
1one
Изобретение касаетс информационно-измерительной техники и предназначено дл измерений абсолютных давлений газовых сред.The invention relates to information-measuring equipment and is intended for measuring the absolute pressures of gaseous media.
Известент датчик давлени с частотным выходом, в котором в качестве упругого чувствительного элемента используетс тонкостенный цилиндрический резонатор, выполненный в виде стаканчика, в котором непрерывно возбуждаютс изгибные колебани . Собственна частота этих колебаний св зана с измер емой величиной давлени и вл етс выходным параметром 1 .A known pressure sensor with a frequency output, in which a thin-walled cylindrical resonator, made in the form of a cup, in which bending oscillations are continuously excited, is used as an elastic sensing element. The natural frequency of these oscillations is related to the measured pressure value and is the output parameter 1.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к предлагаемому вл етс устройство преобразовател давлени с частотным выходом, содержащее корпус, образованный элементами системы возбуждени , с внутренней полостью , сообщающейс с контролируемой средой, и закрепленным в ней по торцам на элементах креплени цилиндрическим резонатором 2.The closest in technical essence and achievable positive effect to the proposed invention is a frequency output pressure transducer device comprising a housing formed by elements of the excitation system with an internal cavity communicating with the controlled medium and a cylindrical resonator 2 fixed in its ends on the fastening elements.
Недостатком известного технического решени вл етс возбуждение побочных механических резонансов в элементах креплени - резонатора, исВЫХОДОМA disadvantage of the known technical solution is the excitation of side mechanical resonances in the elements of the mounting - resonator, and the output.
кажающих зависимость выходной частоты от измер емого давлени и тем са-; мым снижающих точность измерени .which indicate the dependence of the output frequency on the measured pressure and that a; I am reducing the accuracy of measurement.
Цель изобретени - повышение точности и расширение диапазона измерени давлени .The purpose of the invention is to improve the accuracy and expand the range of pressure measurement.
Указанна цель Достигаетс за счет того, что.длина резонатора не превышает половины длины радиально10 изгибной волны, а внутренн полость ограничена по торцам элементами креплени , выполненными из эластичного пористого материала, проницаемого дл контролируемой среды.This goal is achieved due to the fact that the resonator length does not exceed half the length of the radial-10 flexural wave, and the internal cavity is limited on the ends by the fastening elements made of elastic porous material permeable to the controlled medium.
1515
На фиг.1 изображен преобразователь давлени ; на фиг.2 - схема его подключени к системе возбуждени преобразовател .Figure 1 shows a pressure transducer; Fig. 2 is a diagram of its connection to the drive system of the converter.
Тонкостенный цилиндрический ре20 зонатор 1, выполненный из элинварного сплава нли диэлектрического материала с соответствующей металлизацией поверхностей, и корпусные детали 2 и 3 системы возбуждени колебаis ний резонатора 1 своими цилиндрическими поверхност ми образуют внутреннюю полость, котора по торцам ограничена эластичными виброопорами 4 и 5. Виброопоры 4 и 5 вл ютс эле30 ментами креплени резонатора 1 поA thin-walled cylindrical resonator 1 made of an eline-welded alloy of a dielectric material with a corresponding metallization of surfaces, and body parts 2 and 3 of the excitation systems of oscillations of the resonator 1 form an internal cavity with their cylindrical surfaces, which is limited at the ends by elastic vibration dampers 4 and 5. Vibro supports 4 and 5 are elements for fastening the resonator 1 according to
его торцам во внутренней полости преобразовател коаксиально цилиндрическим поверхност м корпусных деталей 2 и 3. Виброопоры 4 и 5 выполненьл из пористого материала, проницаемого дл измер емой среды, например из пористой резины. Электроды б и 7/ размещенные на корпусных детал х 2 и 3, вл ютс элементами системы возбуждени , в частности электростатической, и съема колебаний резонатора. Дл подключени к электрической схеме преобразовател служат проводники 8, 9 и 10. При этом проводники 8 и 9 закреплены в корпусных детал х 2 и 3 с помощью изолирующих вставок 11 и 12., а проводник 10 выполнен виброустойчивым и продернут через виброопору 5. Смонтированный П реобразователь может быть установлен в дополнительный корпус (негпоказан) с электрическими герморазъемами, дл подключени к системе возбуждени , и штуцером, дл подсоединени к объему, давление в котором необходимо контролировать.its ends in the internal cavity of the transducer are coaxially cylindrical surfaces of body parts 2 and 3. Vibro supports 4 and 5 are made of a porous material permeable to the measured medium, for example, porous rubber. The electrodes b and 7 / placed on the case parts 2 and 3 are the elements of the excitation system, in particular electrostatic, and the pickup of the oscillations of the resonator. For connecting to the converter circuit, conductors 8, 9 and 10 are used. In this case, conductors 8 and 9 are fixed in the case parts 2 and 3 using insulating inserts 11 and 12. And the conductor 10 is made vibration-proof and passed through the vibration support 5. Mounted P The transducer can be installed in an additional case (non-shown) with electrical pressure sockets, for connection to the excitation system, and a choke, for connection to the volume, the pressure in which must be controlled.
Параметры виброопор 4 и 5,как и их размер, материал и т.п., выбираютс из услови обеспечени их упругости меньшей (на пор док или более ), по сравнению с упругостью цилиндрического резонанатора 1.The parameters of the vibration dampers 4 and 5, as well as their size, material, etc., are chosen from the condition of ensuring their elasticity is smaller (by an order of magnitude or more) than the elasticity of the cylindrical resonator 1.
Схема возбуждени преобразовател (фиг.2) вл етс схемой измерительного автогенератора. Электрод б вл етс приемным электродом преобразовател и с помощью проводника 9 через разделительный конденсатор 13 подключен к дифференцирующему усилителю 14 с высоким входным сопротивлением . Усилитель содержит также схему автоматической регулировки усилени . Выход усилител 14 подключен через конденсатор 15 обратной св зи и проводник 8 к электроду 7, играющему роль возбуждени электрода. Блок 16 питани обеспечивает подачу напр жени пол ризации на приемный и возбуждающий электроды б и 7., соответственно , через высокоомные резисторы 1 и 18, а также выдает необходимое напр жение питани дл усилител 14. Резонатор 1, выполн ющий роль подвижного электрода электростатической системы возбуждени колебаний и их приема, с помощью проводника 10 под ключей к общему электрическому корпусу реобразовател . Выхрдной частотикй сигнал снимаетс с выхода усил1Ргел 14.The drive circuit of the converter (Fig. 2) is the circuit of the measuring oscillator. Electrode b is the receiving electrode of the converter and is connected via conductor 9 through a coupling capacitor 13 to a differentiating amplifier 14 with a high input impedance. The amplifier also contains an automatic gain control circuit. The output of amplifier 14 is connected via feedback capacitor 15 and conductor 8 to electrode 7, which plays the role of exciting the electrode. The power supply unit 16 supplies the polarization voltage to the receiving and exciting electrodes b and 7., respectively, through high-resistance resistors 1 and 18, and also provides the necessary supply voltage for the amplifier 14. Resonator 1 acting as a moving electrode of the electrostatic excitation system vibrations and their reception, with the help of the conductor 10 under the keys to the common electrical housing of the transformer. The outgoing frequency signal is removed from the output of Amplifier 14.
Работа преобразовател происходит следутощим образом.The operation of the transducer occurs as follows.
При подаче напр жени питани от блока 16 питани , происходит самово .буждение преобразовател на частоте собственных резонансных колебаний резонатора 1. При зтом сигнал переменного тока с приемного электрода через проводник 9 и конденсатор 13 When the supply voltage is applied from the power supply unit 16, a self-excitation of the converter occurs at the frequency of natural resonance oscillations of the resonator 1. At that, the AC signal from the receiving electrode through the conductor 9 and the capacitor 13
поступает на усилитель 14, где усиливаетс в необходимое число раз с поворотом фазы на +90, что необходимо по услови м самовозбуждени схемы включени резонатора 1. С выхода усилител 14 электрический сигНсш поступает через конденсатор 15 обратной св зи и проводник 8 на возбуждающий электрод 7 преобразовател возбужда незатухающие автоколебани резонатора 1. Схема автоматической регулировки усилени в усилителе 14 .обеспечивает генерирование колебаний в пределах линейного диапазона усилени этого усилител , чем достигаетс исключение нелинейного ограничени выходного сигнала преобразовател .enters the amplifier 14, where it is amplified at the required number of times with a phase rotation of +90, which is necessary under the conditions of self-excitation of the switching circuit of the resonator 1. From the output of the amplifier 14, the electric signal is fed through the feedback capacitor 15 and the conductor 8 to the excitation electrode 7 of the converter excitation self-sustaining self-oscillations of the resonator 1. The automatic gain control circuit in the amplifier 14 provides the generation of oscillations within the linear range of the amplification of this amplifier, thus achieving the exception n Linear restriction transducer output signal.
Давление контролируемой среды, проника через поры в виброопорах 4 и 5,приводит к изменению акустическо упругости газового объема во внутренней полости датчика,что, в свою очередь , измен ет частоту колебаний резонатора 1, в соответствии с выражениемThe pressure of the controlled medium, penetrating through the pores in the vibration supports 4 and 5, leads to a change in the acoustic elasticity of the gas volume in the internal cavity of the sensor, which, in turn, changes the frequency of oscillation of the resonator 1, in accordance with the expression
йгКTPs;ygKTPs;
ЭФФEFF
где f - выходна частота преобразовател ;where f is the output frequency of the converter;
ujp - кругова частота собственных резонансных осесимметричных радиальных колебаний резонатора в вакууме; ujp is the circular frequency of its own resonant axisymmetric radial oscillations of the resonator in a vacuum;
р контролируемое давление газовой среды;p controlled pressure of the gas medium;
с with
площадь цилиндрической поверхности резонатора, ограниченна элементами креплени - виброопорами; the area of the cylindrical surface of the resonator, limited by the fastening elements - by vibration supports;
h средний размер внутренней полости в радиальном направлении;h is the average size of the internal cavity in the radial direction;
показатель адиабатичности или изотермичности процессов сжатий-разр жений газа во внутренней полости преобразовател ;an indicator of adiabaticity or isothermality of the processes of gas compression-discharges in the internal cavity of the converter;
мm
масса резонатора и присоеди- mass of the resonator and
ЭФ-Ф ненна масса эластичных элементов креплени резонатора - виброопор.EF-F Nena mass of elastic elements of the resonator mount - vibro support.
Поскольку длина резонатора выбиралась не превышающей половины длины волны радиально-изгибной моды колебани резонатора 1, в описанной резонансной системе, вследствие изгибной упругости, отдельные элементы резонатора 1 не смогут совершать колебани независимо друг of друга. Поэтому при осесимметричном радиальном резонансе резонатор 1 колеблетс во всех точках с одинаковой фазой и амплитудой, так как малое отклонение от этого режима колебаний приводит к возникновению вдоль цилиндрической образующей разонатора 1 изгибкой волны, выравнивающей распределение колебаний по образующей цилиндра резонатора н восстанавливающей исходный режим автоколебаний. Это обсто тельство обеспечивает одномерность процессов сжати -разр жени газовой среды во внутренней полости преобразовател в радигипьном направлении, что исключает потери на сдвиговую в зкость и приводит к повышению добротности колебательной системы в целом.Since the cavity length was chosen not exceeding half the wavelength of the radial-flexural mode of oscillation of the resonator 1, in the described resonant system, due to bending elasticity, the individual elements of the resonator 1 cannot oscillate independently of each other. Therefore, with axisymmetric radial resonance, resonator 1 oscillates at all points with the same phase and amplitude, since a small deviation from this oscillation mode results in a bending wave along the cylindrical generator of the resonator 1, leveling the distribution of oscillations along the generator of the resonator cylinder and restoring the original auto-oscillation mode. This circumstance ensures the one-dimensionality of the compression processes of the gas medium in the internal cavity of the transducer in the radiographic direction, which eliminates the loss of shear viscosity and leads to an increase in the quality factor of the oscillatory system as a whole.
Наличие эластичных элементов креплени - виброопор 4 и 5, с малой собственной упругостью позвол ет обеспечить акустическую разр дку резонатора 1 и других элементов конструкции преобразовател , что снижает возбуждение побочных резонансов в колебательной системе и,тем самым, повышаетс точность измерени давлени .The presence of elastic fastening elements — vibration dampers 4 and 5, with low intrinsic elasticity, allows acoustic discharge of the resonator 1 and other transducer design elements, which reduces the excitation of side resonances in the oscillatory system and, thereby, increases the accuracy of pressure measurement.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU802898608A SU883683A1 (en) | 1980-03-26 | 1980-03-26 | Pressure converter with frequency output |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU802898608A SU883683A1 (en) | 1980-03-26 | 1980-03-26 | Pressure converter with frequency output |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU883683A1 true SU883683A1 (en) | 1981-11-23 |
Family
ID=20884691
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU802898608A SU883683A1 (en) | 1980-03-26 | 1980-03-26 | Pressure converter with frequency output |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU883683A1 (en) |
-
1980
- 1980-03-26 SU SU802898608A patent/SU883683A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3625058A (en) | Apparatus for determining the filling level of a container | |
JPS6466540A (en) | Viscometer | |
US4655075A (en) | Vibrating tube densimeter | |
HU223359B1 (en) | Equipment for detecting and/or monitoring of predetermined filling level of a tank | |
JP2880501B2 (en) | Device for measuring and / or monitoring a predetermined filling level in a container | |
US2873604A (en) | Apparatus for determining vibration characteristics | |
JPS6013452B2 (en) | temperature detection device | |
US3257850A (en) | Pressure responsive vibrating tube | |
SU883683A1 (en) | Pressure converter with frequency output | |
JP2880502B2 (en) | Apparatus for achieving and / or monitoring a predetermined filling level in a container | |
SU883681A1 (en) | Pressure transducer with frequency output | |
JP2880503B2 (en) | Apparatus for achieving and / or monitoring a predetermined filling level in a container | |
US3360770A (en) | Vibration sensor | |
US3742387A (en) | Multi frequency mass spring oscillators | |
US3417606A (en) | Electric discharge device | |
US4112360A (en) | Apparatus and method for tuning electro-mechanical filter components | |
RU2029265C1 (en) | Method of measuring physical parameters of medium condition | |
SU1290214A1 (en) | Transducer of magnetic field | |
SU754235A1 (en) | Pressure sensor with frequency output | |
JPS62147317A (en) | Remote measuring apparatus | |
SU991194A1 (en) | Vibrating wire transducer of force | |
SU1384977A1 (en) | Pressure transducer | |
SU690345A1 (en) | Frequency-output pressure transducer | |
SU1578526A1 (en) | Force transmitter | |
SU1747977A1 (en) | Piezoelectric vibration stand |