Способ определения давления

01 11/00 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Шилько Сергей Викторович Бодрунов Николай Николаевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Способ определения давления посредством датчика, установленного в зоне давления, отличающийся тем, что в качестве датчика используют гальванический элемент,электрическое напряжение на электродах которого регистрируют до и после приложения давления, которое определяют по зависимости( - 0),где- давление- коэффициент, определенный калибровкой датчика 0 - напряжение на электродах датчика до приложения давления- напряжение на электродах датчика после приложения давления. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что регистрацию электрического напряжения на электродах датчика производят после удаления датчика из зоны давления. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют частично разряженный гальванический элемент. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют миниатюрный серебряноцинковый гальванический элемент. Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения давления, в частности контактного давления при сжатии твердых тел. Наиболее близким по технической сущности к заявленному техническому решению является энергонезависимый способ определения давления с использованием пьезоэффекта 1, позволяющий судить об уровне давления по величине генерируемого в результате поляризации электрического заряда. Недостатком прототипа является необходимость регистрации заряда в процессе нагружения, что обусловлено исчезновением заряда при снятии давления. Требование постоянного подключения датчика к регистрирующему устройству затрудняет мониторинг давления в подвижных узлах машин и механизмов. Кроме того, при использовании прототипа в условиях нестационарной нагрузки отсутствует возможность автоматической регистрации (запоминания) максимального уровня давления. В известных устройствах для определения давлений используются датчики, обладающие чувствительностью к давлению либо регистрирующие деформацию воспринимающей давление промежуточной детали (преобразователя). Наиболее близким по технической сущности к заявленному техническому решению является датчик давления 2, содержащий корпус, сильфон, установленный в корпусе с образованием внутреннего герметичного объема, заполненного водородом, и чувствительный электрохимический элемент, состоящий из кадмиевого и водородного электродов, разделенных матричным электролитом. Датчик позволяет судить об уровне внешнего давления по величине электрического заряда, генерируемого вследствие поляризации водородного электрода. Энергонезависимость прототипа обеспечивается автономностью питания чувствительного электрохимического элемента. Вместе с тем, прототипу присущи недостатки исчезновение сигнала при снятии давления и необходимость постоянного подключения к регистрирующему устройству, невозможность автоматической регистрации (запоминания) максимального уровня давления. Специальная конструкция датчика, включающая сильфон малой жесткости, затрудняет миниатюрное исполнение датчика и его массовое производство. Задачей изобретения является разделение во времени операций нагружения датчика и измерения его сигнала, а также автоматическая регистрация датчиком максимального уровня давления. Поставленная задача решается тем, что по предлагаемому способу в качестве преобразователя давления используется энергонезависимый источник электрического сигнала,уровень которого, пропорциональный давлению, сохраняется после снятия нагрузки и удаления датчика из зоны нагружения для последующего измерения. На фиг. 1 показана схема установки в контакте одиночного датчика, на фиг. 2 - схема установки группы датчиков, на фиг. 3 показан чертеж датчика давления. 2 5625 1 В соответствии с предлагаемым способом датчик устанавливают в зоне давления, регистрируют электрическое напряжение используемого в качестве датчика гальванического элемента до и после нагружения, а контактное давление определяют по зависимости(0-),где р - давление К - коэффициент, определяемый калибровкой 0 - начальное напряжение датчика- напряжение датчика после приложения давления. В процессе разряда химического источника тока уменьшается концентрация исходных реагентов, что приводит к уменьшению электродвижущей силы. В результате приложение внешнего давления концентрация исходных реагентов увеличивается, приводя к увеличению электродвижущей силы. При передаче давления на активную массу и электролит гальванического элемента снижается его полное внутреннее сопротивление. При этом снижение сопротивления пропорционально величине сжатия активной массы и электролита. В результате уменьшается падение напряжения на внутреннем сопротивлении элемента и возрастает напряжение на электродах, уровень которого сохраняется в течение промежутка времени, определяемого скоростью саморазряда. В ряде случаев, например, при мониторинге подвижных узлов машин и механизмов,постоянное подключение датчика к измерителю затруднено. Так как напряжение на электродах гальванического элемента после приложения давления сохраняется в течение определенного промежутка времени, предлагаемый способ позволяет измерить сигнал датчика после его удаления из зоны давления и тем самым упростить процедуру измерения. Напряжение датчикасоответствует максимальному значению достигнутого давления. Тем самым осуществляется автоматическая регистрация (запоминание) максимального уровня давления, что является важным при проведении измерений в условиях нестационарной нагрузки. С целью увеличения амплитуды сигнала (разности напряжений до и после приложения давления) в качестве датчика целесообразно использовать частично разряженный гальванический элемент со сниженным напряжением 0. Задачей изобретения является также определение давления по предлагаемому способу с использованием серийного оборудования. Поставленная задача решается тем, что в качестве датчика давления используется известное устройство в виде серийно изготавливаемого гальванического элемента 3, применяемого как первичный источник тока. На фиг. 3 показан чертеж гальванического элемента, используемого в соответствии с предлагаемым изобретением для определения давления. Устройство содержит корпус 4, крышку 5, герметизирующую прокладку 6, активную массу отрицательного электрода 7, активную массу положительного электрода 8 и прокладку с электролитом 9. Использование известного устройства по новому назначению заключается в том, что давление на гальванический элемент, используемый в качестве датчика, вызывает деформацию его деталей, приводящую к уплотнению и улучшению контакта активной массы и электролита. При этом снижается внутреннее сопротивление элемента и увеличивается напряжение на его электродах, регистрируемое измерителем (вольтметром). В определенном диапазоне давлений деформации деталей датчика являются в основном упругими(обратимыми), что позволяет производить повторные измерения. Проверку работоспособности заявляемого технического решения осуществляли путем испытания на сжатие серийно выпускаемого миниатюрного серебряно-цинкового гальванического элемента для наручных часов типа 8-/. 3 5625 1 При начальном напряжении частично разряженного элемента 01,130 В приложение давления р 0,30 МПа привело к увеличению напряжениядо величины 1,142 В. Таким образом, его коэффициент тензочувствительности К составил 25 МПа/В. Источники информации 1. Сопряжение датчиков и устройств ввода данных с компьютерамиПер. с англ. / Под ред У. Томпкинса, Дж. Уэбстера. - М Мир, 1992. - С. 396-397, 418-419. 2. А.с. СССР 1509651, МПК 01 11/00, опубл. 1989. 3. Электротехнический справочник. Т. 3 / Под общ. ред. П.Г. Грузинского и др. Изд. 5 е, испр - М. Энергия, 1975. - С. 336. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.