УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТАРИРОВКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ
DEVICE FOR CALIBRATION OF DIFFERENTIAL PRESSURE MEASURING DEVICES

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано при тарировке измерительных приборов малого дифференциального давления, таких как измерительные манометры, измерительные преобразователи давления и т.п.
Известно устройство для калибровки приборов давления [1], содержащее источник (далее: задатчик) давления, эталонный датчик давления, тарируемый датчик. Выход источника давления соединен со входами эталонного и калибруемого датчиков. Источник давления выполнен в виде ручного насоса. Однако известное устройство имеет недостаточно высокую точность измерения тарируемого давления и не позволяет калибровать (тарировать) единовременно большое количество датчиков при организации системы многоточечных измерений.
Аналоги устройства [1] широко известны из литературных источников и их отличие, в основном, состоит в том, что в качестве источника давления могут использоваться баллончики сжатого воздуха или автоматические помпы. Количество тарируемых датчиков в известных устройствах порядка 4 единиц.
Известно устройство для тарировки датчиков дифференциального давления [2], которое является наиболее близким к заявляемому изобретению по техническому результату и техническому решению задачи, принятое в качестве прототипа. Известное устройство включает в себя камеру статического давления и задатчик давления, выполненный в виде двух бачковых манометров с бачками, расположенными на различных уровнях, соответствующих задаваемому перепаду давления. Наджидкостные пространства бачков соединены трубопроводами с полостями тарируемого датчика. Общими с заявленным устройством признаками являются: наличие камеры статического давления и наличие задатчика давления.
Недостатками известного устройства являются достаточно высокая погрешность в измерении величины тарировочного давления, большая трудоемкость процесса тарировки измерительных приборов дифференциального давления, сложность и высокая стоимость устройства.
Заявленное изобретение свободно от указанных недостатков.
Технический результат заявляемого изобретения состоит в повышении точности измерения тарируемого давления, снижении трудоемкости процесса, упрощении и удешевлении конструктивного исполнения устройства для тарировки приборов дифференциального давления.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для тарировки измерительных приборов дифференциального давления, содержащем камеру статического давления, соединенную с задатчиком давления, в соответствии с заявленным изобретением к камере статического давления подсоединен эталонный манометр, а задатчик давления выполнен в виде U-образного прозрачного гибкого трубопровода, заполненного жидкостью высотой не менее 1 метра, одна сторона которого закреплена стационарно и соединена с камерой статического давления, вторая имеет открытый в атмосферу конец и закреплена на механизме перемещения, обеспечивающем ее возвратно-поступательное перемещение в вертикальном направлении, а камера статического давления соединена с тарируемыми измерительными приборами.
Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что измерительные приборы дифференциального давления подключены через коммуникатор к персональным компьютерам (ПК) для корректировки показаний при совместной работе в едином технологическом процессе и объединены в группу в количестве свыше одного измерительных приборов дифференциального давления.
Сущность заявленного изобретения поясняется Фиг.1, на которой представлена схема устройства для тарировки измерительных приборов дифференциального давления.
Устройство для тарировки измерительных приборов дифференциального давления, как видно из представленной на Фиг.1 схемы, содержит заполненный жидкостью задатчик 1 давления, сторона 2 которого имеет сообщение с атмосферой, закреплена стационарно на механизме 3 перемещения, условно показанном пунктиром на схеме Фиг.1. Действие механизма 3 перемещения показано на схеме стрелкой, что говорит о том, что сторона 2 задатчика 1 может с помощью механизма 3 осуществлять вертикальное возвратно-поступательное движение. Сторона 4 задатчика 1 соединена с камерой 5 статического давления. К камере 5 статического давления подсоединен эталонный дифференциальный манометр 6. Камера 5 статического давления имеет штуцеры 7 со сквозными отверстиями, через которые к камере 5 подключаются тарируемые измерительные приборы 8 дифференциального давления (измерительные преобразователи давления - далее: ИПД). Тарировка дифференциальным давлением осуществляется по отношению к атмосферному давлению. Для того чтобы не усложнять схему устройства для тарировки измерительных приборов дифференциального давления, на ней не показаны очевидные каналы сообщения измерительных приборов 8 давления ИПД и с атмосферой и канал сообщения с атмосферой эталонного дифференциального манометра 6.
Работа устройства для тарировки измерительных приборов дифференциального давления осуществляется следующим образом. Задатчик 1 давления наполняется водой. К камере 5 статического давления подсоединяются сторона 4 задатчика 1 давления и эталонный манометр 6. Необходимое количество тарируемых измерительных приборов 8 дифференциального давления подсоединяется к штуцерам 7 (при превышении количества выводных штуцеров 7 камеры 5 статического давления над количеством тарируемых приборов свободные штуцеры 7 шунтируются между собой эластичными трубопроводами). В исходном положении, при некотором нейтральном положении стороны 2 задатчика 1 и при контроле давления по эталонному дифференциальному манометру, устанавливаются равными с атмосферным давления в сторонах 2, 4 и в камере 5 статического давления. С помощью механизма перемещений, обеспечивая вертикальное перемещение стороны 2 задатчика 1, задается положительное или отрицательное, по отношению к атмосферному, давление в стороне 4 задатчика 1, в камере статического давления и, в конечном итоге, на чувствительных элементах измерительных приборов 8 давления.
Примеры конкретной реализации заявленного устройства.
Заявленное устройство для тарировки измерительных приборов дифференциального давления выполнено на лабораторной базе Санкт-Петербургского государственного университета применительно к дозвуковой аэродинамической трубе. Испытания проводились в реальном времени и в реальных условиях.
Для апробации заявленного устройства тарировки измерительных приборов дифференциального давления использовались:
- задатчик давления - традиционный гидроуровень;
- камера статического давления - трубка латунная длиной 1000 мм и диаметром 10 мм;
- штуцера для подключения эталонного манометра, 48-ми преобразователей давления и задатчика давления - трубка латунная диаметром 4 мм;
- механизм перемещения - суппорт заточного станка с перемещением 800 мм
- эталонный манометр - портативный интеллектуальный цифровой манометр дифференциальный - М2 серия модель M200-DI.
Для апробации заявленного устройства использовались также в качестве тарируемых измерительных преобразователей давления:
- малогабаритные индуктивные датчики дифференциального давления (далее: ДМИ-01, которые работают в комплекте с индуктивными высокочастотными преобразователями ИВП-2)
- диапазон дифференциальных давлений при тарировке - до 2500 Па.
Результаты проведенных исследований приведены на Фиг.2 и представлены в виде тарировочных кривых 4-х датчиков ДМИ. Тарировочные кривые приведены в следующих координатах:
- ось X - тарировочное давление в Па;
- ось Y - напряжение выходного канала датчика ДМИ, в мВ.
Датчики ДМИ обладают удивительно линейной характеристикой в таком диапазоне очень малых дифференциальных давлений.
Результаты испытаний убедительно показали, что заявленное устройство для тарировки измерительных приборов дифференциального давления позволяет существенно повысить точность измерения тарируемого давления, снизить трудоемкость процесса тарировки измерительных приборов дифференциального давления и, в целом, удешевить конструкцию.
Изобретение может найти широкое применение при тарировке измерительных приборов, в т.ч. малого дифференциального давления.
Используемые источники информации
1. Патент на ПМ. Устройство для калибровки приборов давления. Заявка: 97116936/20, 10.10.1997 г. Авторы: Мартынов А.С., Вдовин В.Д. и др.
2. Устройство для тарировки датчиков дифференциального давления. А.с. №298848, СССР, Б.Ш.Шефтель, 1971 г. (прототип).