способ измерения давления
Классы МПК: | G01L9/12 путем измерения изменений электрической емкости |
Автор(ы): | Казарян А.А. |
Патентообладатель(и): | Центральный аэрогидродинамический институт им.проф.Н.Е.Жуковского |
Приоритеты: |
подача заявки:
1994-06-24 публикация патента:
20.06.1997 |
Использование: относится к области авиакосмической техники, может быть использовано в народном хозяйстве. Сущность изобретения: в способе измерения давления датчик наклеивают на поверхность профиля, не обтекаемую потоком газа. На изделии выполняют дренажные отверстия. Площадь дренажных отверстий меньше площади чувствительного элемента датчика в 0,25-400 раз. Чувствительный элемент прикрепляют к поверхности изделия по периферии ячейки перфорации чувствительного элемента. Диэлектрические пленки собирают в пакет, располагают симметрично между собой. По всему периметру по краям датчика образуют ступенчатую форму. Размер ступеньки из одной диэлектрической пленки к другой произвольный. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
Способ измерения давления, при котором на поверхность измеряемого объекта наклеивают пленочный датчик давления, в котором диэлектрические пленки собирают в пакет симметрично между собой, а обкладки чувствительного элемента датчика располагают по контуру ячейки перфорации, которую выполняют в диэлектрической пленке датчика, отличающийся тем, что датчик наклеивают на поверхность объекта, не обтекаемую потоком газа, при этом на объекте выполняют дренажные отверстия, площадь которых меньше площади обкладок чувствительного элемента датчика в 0,25 400,0 раз, причем диэлектрические пленки располагают по всему периметру по краям датчика с образованием ступенчатой формы.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для давлений при аэродинамических и натурных испытаниях авиационной техники. Известен способ измерения пульсации давления на поверхности изделий с помощью емкостного матричного датчика давления из четырех металлизированных и неметаллизированных диэлектрических пленок, в котором между обкладками конденсатора располагают перфорированную пленку с целью увеличения выходного сигнала. Напряжение поляризации подают на верхнюю обкладку. Сигнал, несущий информацию об изменении давления, снимают с нижней обкладки конденсатора. Датчик нагружают давлением, измеряют приращение емкости конденсатора и по величине изменения емкости определяют давление (см. а.с. СССР N 1598631, кл. G 01 L 9/12, "Емкостный матричный датчик давления", 1987, автор А.А. Казарян). Указанный способ не позволяет измерить пульсации давления изделий с учетом влияния неровностей, морщин и толщины датчика на результаты измерения. Этот способ обладает недостатками, затрудняющими его применение в аэродинамике и авиационной технике. К ним относятся большие размеры чувствительных элементов (ЧЭ) датчика, большая толщина датчика по периметру при наклейке на поверхность объекта исследований, что снижает эффективность измерения пульсации давления в заданной точке. Наиболее близким техническим решением является способ измерения пульсации давления и силы при аэродинамических экспериментах авиационной техники. Измерение давления осуществляют путем использования пленочных датчиков. Датчик закрепляют на поверхности изделия, обтекаемого потоком газа. Для съема сигнала с выхода датчика без влияния внешних электромагнитных помех датчик изолируют от изделия. Защитные цепи соединяют с дополнительным защитным экраном. Затем сигнал пропускают через коаксиальный кабель для защиты от внешних воздействий. Защищенный сигнал согласуют, усиливают и измеряют. Уровень измеряемого сигнала зависит от величины напряжения поляризации, давления и приращения емкости. Этот способ обладает такими же недостатками, как аналог. Такое решение в указанном способе измерения давления также не позволяет измерить давление с учетом влияния неровностей и шероховатостей, возникающих при наклейке тонкопленочных датчиков на поверхности объекта (см. патент СССР, N 1806334, кл. G 01 L 9/12, "Устройство для измерения давления", 1990, авторы, А.А. Казарян, Л.М. Москалик, И.Е. Фролова). Задачей настоящего изобретения является повышение качества и точности измерения за счет сборки датчика на поверхности объекта без морщин и минимальных выступов. Технический результат достигается тем, что в способе измерения давления, при котором на поверхность объекта наклеивают пленочный датчик давления, датчик наклеивают на поверхность профиля, не обтекаемую потоком газа, а на изделии выполняют дренажные отверстия, площадь дренажных отверстий меньше площади чувствительных элементов датчика в 0,25.400 раз, чувствительный элемент прикрепляют к поверхности изделия по периферии ячейки перфорации чувствительного элемента, причем диэлектрические пленки собирают в пакет, располагают симметрично между собой и по всему периметру по краям датчика образуют ступенчатую форму, размер ступеньки от одной диэлектрической пленки к другой произвольный. На фиг. 1 изображен пакет датчика в сборе; на фиг. 2 отдельные узлы датчика. Пакет датчика в сборе на поверхности тонкого профиля 1 с дренажными отверстиями 2 (сеч. Б-Б) содержит основной экран 3 на поверхности первой диэлектрической пленки 4, экран 5, обкладки 6, выводы 7, металлизированные на нижней поверхности второй диэлектрической пленки 8 (сеч. А-А фиг. 1, сеч. Ж-Ж фиг. 2), перфорированную промежуточную диэлектрическую пленку 9 (третья пленка) с ячейками 10 (сквозные отверстия) и канавками 11 (пазы) (сеч. А-А, Г-Г фиг. 1 и сеч. Е-Е фиг. 2). Число ячеек может быть от 1 до нескольких десятков. Экран 12, обкладки 13, вывод 14 металлизированы на нижней поверхности четвертой диэлектрической пленки 15 (сеч. А-А, Г-Г фиг. 1, сеч. Д-Д фиг. 2). Чувствительный элемент образуется обкладками 6, 13 и ячейками перфорации 10. В сечении В-В, Г-Г фиг. 1 показано расположение между собой четырех диэлектрических пленок 4, 8, 9, 15. Такое симметричное ступенчатое расположение пленок (сеч. Г-Г фиг. 1) между собой позволяет наклеивать пакет датчика на поверхности модели 1 (сеч. Б-Б) толщиной, равной толщине первой диэлектрической пленки 4. Такая ступенчатая наклейка пленок между собой и на поверхности профиля позволяет снизить неровности, шероховатости поверхности и толщину выступов на краях датчика по всему периметру. Полезный сигнал с обкладок 6 поступает на вход согласующего усилителя без влияния дополнительных вихрей, возникающих при обтекании потоком тела. Такая наклейка повышает надежность проводимого эксперимента. Рациональные размеры ячейки перфорации 10 от 3 до 6 мм между обкладками 6, 13 конденсатора размерами 4х6-6х9 мм. При этом размер (диаметра) дренажного отверстия 2 на поверхности тонкого профиля 1 выполняют от 0,3 до 6 мм. Для свободной работы ЧЭ датчика под воздействием давления через дренажные отверстия на активной зоне ЧЭ (диаметром 3-6 мм) датчика клей не наносят. Остальные пленки между собой скрепляют клеем. Расположение датчика на нижней поверхности профиля позволяет осуществлять измерение давления с помощью дренажных отверстий с маленьким диаметром. Профили с минимальными размерами дренажных отверстий незначительно нарушают термические, механические свойства профиля, сигнал с выхода датчика передается на вход согласующего усилителя почти без задержки, повышается точность измерения давления в заданной точке, что приводит к повышению качества измерения. Подача давления ЧЭ датчика через дренажные отверстия 2 также позволяет исключить влияние толщины и шероховатости на результаты измерения. Уменьшение площади дренажных отверстий в 0,25.400 раз по сравнению с площадью ЧЭ датчика обеспечивается из следующего соотношения:
Минимальный диаметр дренажных отверстий 0,3 мм обеспечивает надежное высверливание профиля толщиной до 3 мм на сверлильном станке. Максимальный диаметр дренажных отверстий 3-6 мм ограничивается размерами ячейки перфорации под обкладками конденсатора. Связь ячейки перфорации 10 с атмосферой осуществляют канавками 11. Способ осуществляется следующим образом. На изделии 1 выполняют дренажные отверстия 2. Датчик нагружают давлением через дренажные отверстия 2. Площадь дренажных отверстий меньше площади ЧЭ датчика в 0,25.400 раз. Затем датчик закрепляют на поверхности профиля, не обтекаемой потоком газа. При этом ЧЭ прикрепляют к поверхности изделия по периферии ячейки перфорации ЧЭ. Причем диэлектрические пленки 4, 8, 9, 15, собранные в пакет, располагают симметрично между собой и по всему периметру по краям датчика образуют ступенчатую форму. Размер ступеньки от одной диэлектрической пленки к другой произвольный. При воздействии давления на датчик изменяют емкость между обкладками 6, 13 пропорционально давлению на величину



Класс G01L9/12 путем измерения изменений электрической емкости
емкостный датчик давления - патент 2485464 (20.06.2013) | ![]() |
устройство для измерения давления, температуры и теплового потока - патент 2476842 (27.02.2013) | ![]() |
устройство для измерения звукового давления - патент 2476841 (27.02.2013) | ![]() |
интегральный датчик абсолютного давления - патент 2470273 (20.12.2012) | ![]() |
пульсатор быстропеременного давления - патент 2467297 (20.11.2012) | ![]() |
датчик давления - патент 2439515 (10.01.2012) | ![]() |
датчик давления жидкости и газа - патент 2434211 (20.11.2011) | ![]() |
устройство для измерения давления или силы - патент 2427811 (27.08.2011) | ![]() |
измерительный преобразователь давления - патент 2423679 (10.07.2011) | ![]() |
способ измерения пульсаций давления - патент 2419076 (20.05.2011) | ![]() |