Micromanometre cu compensare mecanica a erorilor datorate temperaturii

PREFATA

Prezenta lucrare abordeaza un domeniu de cercetare de interes major in contextul actual privind modalitatile de crestere a clasei de exactitate, a fiabilitatii si a sigurantei micromanometrelor de mare sensibilitate, destinate domeniului presiunilor joase.

Lucrarea de fata vine sa completeze o lipsa de material tehnic documentar din zona micromanometrelor/ echipamentelor pentru masurari in domeniul presiunilor joase (0…40 mbar, 0…80 mbar, 0…100 mbar, 0…160 mbar; 0…200 mbar; 0…1000 mbar) si abordeaza intr-o maniera elocventa dezvoltarea/ proiectarea unui produs mecatronic performant, intitulat „micromanometru DIGITRIND”, prezentandu-se o modalitate inovatoare si practica de diminuare a erorilor datorate temperaturii mediului ambiant prin utilizarea unui element sensibil antagonist de compensare, in conceptie originala (brevetat la OSIM) aplicat acestui micromanometru DIGITRIND, realizat ca prototip in cadrul INCDMTM Bucuresti, de catre autori, si care ofera o compensare extinsa in domeniul de temperatura 5°C…55°C.

Autorii au studiat comparativ performantele diferitelor traductoare/micromanometre cu senzor de presiune de tip „capsula manometrica”, care au incorporate sisteme de compensare a erorilor datorate temperaturii, concepand si dezvoltand o solutia constructiva performanta, cu avantaje importante, competitive, cum ar fi: stabilitate si precizie superioara, sensibilitate si fiabilitate ridicate, functionare in limita erorilor tolerate in domeniul de temperatura 5°C … 55°C.

S-au studiat si experimentat diferite capsule manometrice (cu dimensiuni geometrice minime) care sa se incadreze in deplasarea centrului rigid de 1 mm, la domeniul de 40 mbar, plecand de la observatia argumentata experimental ca utilizarea eficienta a unei bobine inductive intr-un traductor inductiv are loc la o cursa (deplasare) de 1 mm al miezului feromagnetic (domeniu de histerezis liniar). Astfel a fost posibil realizarea unui micromanometru DIGITRIND compus dintr-un traductor profesional inductiv cu senzor de tip capsula manometrica ondulata si capsula metalica ondulata antagonista, care sa respecte functional ipoteza de lucru stabilita. Prin combinatia constructiva a celor doua capsule metalice ondulate de masurare si antagonista (sau de compensare) s-a urmarit si concretizat, imbunatatirea caracteristicii liniare a capsulei de masurare, prin efectul de elasticitate al capsulei antagoniste.

Se remarca pe parcursul lucrarii un aport insemnat adus modernizarii micromanometrelor pentru masurari ale presiunilor joase compensate termic, prin contributiile proprii- originale ale autorilor, vizand:
• constructia traductoarelor inductive de presiune joasa;
• analizarea exigenta si ampla a stadiului actual al realizarilor de micro¬manometre, pe plan mondial si national;
• descrierea unor solutii tehnice de compensare specifice micromanometrelor, pe baza de: bimetale, celula Barton, de element antagonist de tip capsula ondulata metalica;
• metode de modelare matematica pentru deformatia axiala a membranelor/ capsulelor ondulate si pentru determinarea erorii la micromanometrele de precizie ridicata;
• prezentarea standului de masurare-testare a micromanometrului DIGITRIND, realizat in conceptie proprie cu urmatoarele variante constructive: echipament cu robinete pentru experimentari, echipament cu camera climatica si robinete pentru experimentari;
• elaborarea unei proceduri de lucru, in conceptie proprie, in care se descrie tehnologia de montare a subansamblurilor componente ale standului de masurare prezentarea rezultatelor modelelor de calcul matematic, a incertitudinilor de masurare si a masurarilor efectuate in mai multe situatii de montaj.

Continutul acestei lucrari abordeaza un subiect interdisciplinar la granita dintre: mecanica de precizie, pneumatica, tehnologia constructiilor aparatelor de masura si control, electronica, programare si informatica – toate acestea conlucrand pentru realizarea unui produs mecatronic competitiv – micromanometru DIGITRIND cu sistem de compensare mecanica a erorilor.

AUTORII

CUPRINS

1. GENERALITATI PRIVIND CONSTRUCTIA TRADUCTOARELOR DE PRESIUNE
1.1. Tipuri de traductoare de presiune joasa
1.2. Incertitudini de masurare

2. TENDINTE SI REALIZARI MODERNE PRIVIND CONSTRUCTIA TRADUCTOARELOR DE PRESIUNE
2.1. Tendinte si realizari pe plan mondial
2.2. Stadiul realizarilor pe plan national

3. SOLUTII DE COMPENSARE A ERORILOR DATORATE VARIATIEI TEMPERATURII AMBIENTALE LA MICROMANOMETRE
3.1. Solutie tehnica de compensare cu bimetale
3.2. Solutie tehnica de compensare cu celula Barton
3.3. Solutie tehnica de compensare folosind un element antagonist de tip capsula metalica vizand diminuarea si chiar eliminarea

4. MODELARE MATEMATICA A ELEMENTELOR SENSIBILE DIN MICROMANOMETRELE DE PRECIZIE RIDICATA
4.1. Consideratii teoretice
4.2. Modelul matematic pentru deformatia axiala a membranelor/capsulelor ondulate si pentru determinarea erorii la micromanometrele de precizie ridicata

5. REZULTATELE UNOR CERCETARI TEORETICO-EXPERIMENTALE
5.1. Conditii tehnice pentru cercetari experimentale
5.2. Procedura de lucru
5.3. Rezultate experimentale

6. ASPECTE PRIVIND MICROMANOMETRELE CU COMPENSAREA MECANICA A ERORILOR DATORATE TEMPERATURII
6.1. Consideratii generale
6.2. Tendinte privind dezvoltarea ulterioara a cercetarilor in domeniu

ANEXE
Anexa 1 – Diagrame cu caracteristica presiune – deformatie (p-w)
Anexa 2 – Exemple de masurari cu echipamentul pentru testarea capsulelor manometrice
Anexa 3 – Tabele cu rezultatele masurarilor si diagrame pentru eroarea efectiva.

BIBLIOGRAFIE