×
27.01.2016
216.014.bd9b

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РАЗНОСТИ ДАВЛЕНИЙ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002573711
Дата охранного документа
27.01.2016
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к средствам измерения давления газообразных сред, а именно к устройствам для измерения разности давлений с помощью упругодеформируемых элементов в качестве чувствительных элементов с использованием оптических средств. Техническим результатом изобретения является повышение надежности преобразователя и точности измерения давления. Преобразователь разности давлений содержит измерительную мембрану, расположенную между опорными элементами с образованием между мембраной и опорными элементами первой и второй полостей, сообщающихся с источниками давления, средства преобразования механического перемещения мембраны в измерительный сигнал, выполненные в виде волоконных световодов, расположенных с противоположных сторон мембраны с зазором относительно нее, и электронный преобразователь, выполненный с возможностью обработки дифференциального оптического сигнала с выходов волоконных световодов. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к средствам измерения давления газообразных сред, а именно к устройствам для измерения разности давлений с помощью упругодеформируемых элементов в качестве чувствительных элементов с использованием оптических средств.

Известны волоконно-оптические преобразователи разности давлений, в которых в качестве средства преобразования механического перемещения мембраны в измерительный сигнал использован интерферометр Фабри-Перо (патент США №7054011, МПК G01B 9/02, 2006 г.; заявка США №2012/116255, МПК G01B 9/02, 2012 г.). Указанные преобразователи содержат одну измерительную мембрану и одну полость, которая соединена с окружающей атмосферой или вакуумирована с целью измерения соответственно избыточного или абсолютного давления.

Недостатком известных волоконно-оптических преобразователей давления является то, что они не имеют возможности измерять дифференциальное давление (разность давлений).

В качестве ближайшего аналога заявляемого технического решения выбран преобразователь разности давлений по патенту РФ №2087884, МПК G01L 13/02, 1997 г. Указанный преобразователь содержит основание, в котором выполнена герметичная полость с разделительной жидкостью и установлен тензомодуль с тензорезисторами и рычагом, связанным через тягу с жестким центром измерительной гофрированной мембраны, закрепленной по контуру между опорными элементами - основанием и фланцем, с образованием между мембраной и опорными элементами первой и второй полостей, сообщающихся с источниками давления, гермопроходник и электронный преобразователь, мягкий упругий разделитель сред, герметично установленный в основании, при этом герметичная полость с разделительной жидкостью образована наружной поверхностью тензомодуля с тензорезисторами, поверхностью гермопроходника, закрепленного в основании, и внутренней поверхностью разделителя сред. Тензомодуль, рычажная система, гермопроходник и разделитель сред образуют средства преобразования механического перемещения мембраны в измерительный сигнал.

Недостатком известного преобразователя является сложность конструкции, обусловленная большим количеством элементов для преобразования механического перемещения мембраны в измерительный сигнал - тензомодуля, рычажной системы, гермопроходника, разделителя сред, что, в свою очередь, снижает надежность преобразователя и точность измерения давления за счет появления дополнительных погрешностей от изменения температуры и статического давления рабочей среды, от воздействия вибрации, ударов и т.п. Кроме того, известный преобразователь имеет большие размеры и неудобен в эксплуатации.

Технический результат, достигаемый изобретением, - повышение надежности преобразователя и точности измерения давления.

Указанный технический результат достигается тем, что в преобразователе разности давлений, содержащем измерительную мембрану, расположенную между двумя опорными элементами с образованием между мембраной и опорными элементами первой и второй полостей, сообщающихся с источниками давления, средства преобразования механического перемещения мембраны в измерительный сигнал и связанный с ними электронный преобразователь, упомянутые средства преобразования механического перемещения мембраны в измерительный сигнал выполнены в виде двух волоконных световодов, расположенных с противоположных сторон мембраны с зазором относительно нее, а электронный преобразователь содержит источник и приемники оптического излучения, связанные с волоконными световодами, при этом электронный преобразователь выполнен с возможностью обработки дифференциального оптического сигнала с выходов волоконных световодов.

Указанный технический результат достигается также тем, что электронный преобразователь выполнен с возможностью обработки дифференциального оптического сигнала, соответствующего разности интенсивностей оптического излучения, отраженного от противоположных сторон измерительной мембраны.

Указанный технический результат достигается также тем, что волоконные световоды выполнены с образованием между торцами световодов и измерительной мембраной интерферометров Фабри-Перо, а электронный преобразователь выполнен с возможностью обработки интерферометрических сигналов с противоположных сторон измерительной мембраны.

Изобретение иллюстрируется чертежами. На фиг.1 показан измерительный блок преобразователя разности давлений, на фиг.2, 3 схематически изображен заявляемый преобразователь с двумя исполнениями электронного преобразователя.

Заявляемый преобразователь разности давлений содержит измерительный блок и электронный преобразователь. Измерительный блок (фиг.1) включает опорные элементы 1 и 2, между которыми с зазором установлена плоская измерительная мембрана 3. В опорных элементах 1 и 2 выполнены соответственно каналы 4 и 5 для подачи измеряемой газообразной среды с давлениями P1 и P2, в результате чего полость, образованная внутренней поверхностью опорного элемента 1 и мембраной 3, сообщается со средой с давлением P1, а полость, образованная внутренней поверхностью опорного элемента 2 и мембраной 3, сообщается со средой с давлением P2.

Профили внутренних поверхностей опорных элементов 1 и 2, обращенных к мембране 3, идентичны профилю мембраны 3, прогибающейся под действием давления газообразной среды. Такое конструктивное решение защищает мембрану от разрушения при перегрузках большим статическим давлением либо с одной, либо с другой стороны мембраны.

В опорных элементах 1 и 2 герметично выполнены узлы 6 и 7, с помощью которых к противоположным сторонам мембраны 3 подведены волоконные световоды 8 и 9, являющиеся бесконтактными оптическими средствами преобразования механического перемещения мембраны в результате воздействия на нее разности давлений в измерительный сигнал. Торцы световодов 8 и 9 расположены с зазором L относительно поверхности мембраны 3 и отполированы.

Волоконные световоды 8 и 9 могут быть расположены симметрично относительно мембраны 3.

Все элементы измерительного блока преобразователя (за исключением волоконных световодов) изготовлены из одного материала с целью повышения термической стабильности.

Электронный преобразователь 10 содержит источник оптического излучения 11 и приемники оптического излучения 12 и 13. Волоконные световоды 8 и 9 связаны с источником 11 и приемниками 12 и 13 с помощью разветвителей 14 и 15.

Электронный преобразователь 10 выполнен с возможностью обработки дифференциального оптического сигнала с выходов волоконных световодов.

Электронный преобразователь 10 может быть выполнен с возможностью обработки дифференциального оптического сигнала, соответствующего разности интенсивностей оптического излучения, отраженного от противоположных сторон измерительной мембраны (фиг.2). В этом случае приемники оптического излучения 12 и 13 выполнены в виде фотоприемников, а преобразователь 10 содержит также суммирующий усилитель 16, дифференциальный усилитель 17, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 18 и микропроцессор 19. Входы усилителей 16 и 17 соединены с выходами фотоприемников 12 и 13, а выходы усилителей 16 и 17 подключены к входу АЦП 18, выход которого соединен с входом микропроцессора 19.

Волоконные световоды 8 и 9 могут быть выполнены с образованием между торцами световодов и измерительной мембраной 3 интерферометров Фабри-Перо, базой которых является расстояние L между торцами световодов 8 и 9 и поверхностью измерительной мембраны 3.

В этом случае приемники оптического излучения 12 и 13 содержат дифракционные решетки и линейки фотоприемников, связанные с помощью разветвителей 14 и 15 с выходами волоконных световодов 8 и 9, а электронный преобразователь 10 содержит АЦП 18 и микропроцессор 19 (фиг.3). Приемники 12 и 13 формируют интерферометрические сигналы, которые поступают на вход АЦП 18, выход которого соединен с входом микропроцессора 19.

Все функциональные элементы электронного преобразователя могут быть конструктивно реализованы в одном блоке, который располагается на значительном расстоянии от измерительного блока, например 100 м или 1000 м.

Предлагаемый преобразователь разности давлений работает следующим образом. Среда с контролируемым давлением P1 по каналу 4 подается в полость между опорным элементом 1 и мембраной 3, а среда с контролируемым давлением P2 по каналу 5 подается в полость между опорным элементом 2 и мембраной 3. Результирующая сила, возникающая вследствие разности давлений (P2-P1), перемещает измерительную мембрану 3 в направлении меньшего давления. Оптическое излучение, распространяющееся по волоконным световодам 8 и 9, регистрирует изменение расстояния между поверхностью центральной части мембраны 3 и волоконными световодами 8 и 9, оптический сигнал преобразуется в приемниках оптического излучения 12 и 13 в электрический сигнал и электронный преобразователь 10 вырабатывает сигнал, пропорциональный измеренной разности давлений.

Электронный преобразователь 10 может быть выполнен с возможностью обработки дифференциального оптического сигнала, соответствующего разности интенсивностей оптического излучения, отраженного от противоположных сторон измерительной мембраны 3. В этом случае оптическое излучение, генерируемое источником излучения 11, через разветвители 14 и 15 поступает в световоды 8 и 9, отражается от поверхности мембраны 3 и отраженный оптический сигнал по световодам 8 и 9, через разветвители 14 и 15 поступает к фотоприемникам 12 и 13. Интенсивность отраженных от мембраны 3 оптических сигналов зависит от расстояния L между торцами световодов 8 и 9 и мембраной 3, при этом чем меньше расстояние L, тем больше интенсивность величины отраженного сигнала.

С выхода фотоприемников 12 и 13 оптические сигналы поступают на входы суммирующего 17 и дифференциального 18 усилителей, на выходе которых соответственно формируется сигнал коррекции синфазной помехи и сигнал, пропорциональный измеренной разности давлений P1 и P2. В АЦП 19 аналоговый сигнал преобразуется в цифровую форму и с выхода АЦП 18 электрический сигнал поступает в микропроцессор 19, который по заданному алгоритму обрабатывает полученные сигналы и формирует нормированный выходной сигнал, пропорциональный разности давлений.

В том случае, когда волоконные световоды 8 и 9 выполнены с образованием между торцами световодов и измерительной мембраной 3 интерферометров Фабри-Перо, базой которых является расстояние L между торцами световодов и поверхностью измерительной мембраны 3, оптическое излучение, генерируемое источником излучения 11, через разветвители 14 и 15 поступает в световоды 8 и 9, отражается от поверхности мембраны 3 и отраженный оптический сигнал по световодам 8 и 9, через разветвители 14 и 15 поступает к приемникам оптического излучения 12 и 13. Приемники 12 и 13, содержащие дифракционную решетку и линейку фотоприемников, формируют интерферометрические сигналы.

В АЦП 18 аналоговый сигнал преобразуется в цифровую форму и с выхода АЦП 18 электрический сигнал поступает в микропроцессор 19, который по заданному алгоритму обрабатывает полученные сигналы и формирует нормированный выходной сигнал, пропорциональный разности давлений.

Предлагаемый преобразователь разности давлений за счет выполнения средств преобразования механического перемещения мембраны в измерительный сигнал в виде бесконтактных оптических средств - двух волоконных световодов, расположенных симметрично с противоположных сторон измерительной мембраны, и реализации электронного преобразователя с возможностью обработки дифференциального оптического сигнала, позволяет - по сравнению с ближайшим аналогом - упростить конструкцию, повысить надежность и точность измерения разности давлений.


ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РАЗНОСТИ ДАВЛЕНИЙ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РАЗНОСТИ ДАВЛЕНИЙ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РАЗНОСТИ ДАВЛЕНИЙ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-3 из 3.
20.12.2014
№216.013.116c

Коммутирующее устройство

Изобретение относится к области разрядной техники и может быть использовано при создании устройств, предназначенных для коммутации высоких уровней энергии, защиты аппаратуры и линий связи от постоянного или переменного перенапряжений. Технический результат, достигаемый изобретением - повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535883
Дата охранного документа: 20.12.2014
10.01.2015
№216.013.1b6a

Устройство для определения электрической проводимости жидкостей

Использование: для определения электрической проводимости жидкостей. Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит кондуктометрический датчик контактного типа, электрод 1 датчика состоит из нескольких сегментов 2, 3 и 4, а электрод 5 выполнен сплошным и является общим для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538446
Дата охранного документа: 10.01.2015
20.08.2015
№216.013.6f7b

Способ контроля герметичности оболочек твэлов

Изобретение относится к способам контроля герметичности оболочек тепловыделяющих элементов (твэлов) ядерного реактора по активности продуктов деления в теплоносителе первого контура корпусных ядерных реакторов и направлено на повышение безопасности эксплуатации ядерных реакторов. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002560109
Дата охранного документа: 20.08.2015
Показаны записи 1-9 из 9.
20.12.2014
№216.013.116c

Коммутирующее устройство

Изобретение относится к области разрядной техники и может быть использовано при создании устройств, предназначенных для коммутации высоких уровней энергии, защиты аппаратуры и линий связи от постоянного или переменного перенапряжений. Технический результат, достигаемый изобретением - повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535883
Дата охранного документа: 20.12.2014
10.01.2015
№216.013.1b6a

Устройство для определения электрической проводимости жидкостей

Использование: для определения электрической проводимости жидкостей. Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит кондуктометрический датчик контактного типа, электрод 1 датчика состоит из нескольких сегментов 2, 3 и 4, а электрод 5 выполнен сплошным и является общим для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538446
Дата охранного документа: 10.01.2015
20.08.2015
№216.013.6f7b

Способ контроля герметичности оболочек твэлов

Изобретение относится к способам контроля герметичности оболочек тепловыделяющих элементов (твэлов) ядерного реактора по активности продуктов деления в теплоносителе первого контура корпусных ядерных реакторов и направлено на повышение безопасности эксплуатации ядерных реакторов. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002560109
Дата охранного документа: 20.08.2015
10.05.2018
№218.016.4661

Парогенератор

Техническое решение относится к парогенераторам АЭС и барабан-сепараторам АЭС, ТЭС. Парогенератор, в верхней части в корпуса 1 которого расположено сепарационное устройство, а над теплообменными элементами размещен погружной перфорированный щит 3. Сепарационное устройство выполнено в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002650442
Дата охранного документа: 13.04.2018
01.11.2018
№218.016.9963

Устройство для оценки состояния дорожного покрытия

Изобретение относится к области оценки транспортно-эксплуатационного состояния дорожных покрытий автомобильных дорог. Технический результат - обеспечение непрерывного мониторинга состояния дорожного покрытия с целью повышения безопасности движения. Устройство для оценки состояния дорожного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002671385
Дата охранного документа: 30.10.2018
16.06.2023
№223.018.7b4f

Способ нанесения теплозащитного износостойкого покрытия на детали из чугуна и стали

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам получения теплозащитных износостойких покрытий. Способ нанесения теплозащитного износостойкого покрытия на детали из чугуна и стали включает проведение абразивно-струйной обработки поверхности изделия карбидом кремния с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002751499
Дата охранного документа: 14.07.2021
16.06.2023
№223.018.7b84

Способ нанесения комбинированного жаростойкого покрытия на лопатки турбин гтд

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в машиностроении для защиты деталей газотурбинных двигателей от газовой коррозии. Способ нанесения жаростойкого покрытия на лопатки турбин газотурбинного двигателя включает хромоалитирование, последующую термовакуумную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002755131
Дата охранного документа: 13.09.2021
17.06.2023
№223.018.7f38

Способ нанесения теплозащитного износостойкого покрытия на детали из чугуна и стали

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способу нанесения теплозащитного износостойкого покрытия на детали из чугуна и стали. Проводят абразивно-струйную обработку деталей карбидом кремния с размером частиц 1,5 мм. Затем осуществляют плазменное напыление подслоя, имеющего состав...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002766627
Дата охранного документа: 15.03.2022
17.06.2023
№223.018.815a

Способ нанесения теплозащитного электропроводящего покрытия на углеродные волокна и ткани

Изобретение может быть использовано при производстве графитированных и активированных углеродных волокон и тканей, обладающих высокой теплостойкостью и электропроводностью. Теплозащитное электропроводящее покрытие на углеродные волокна и ткани наносят путём плазменного напыления керметной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002757827
Дата охранного документа: 21.10.2021
+ добавить свой РИД