176442. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés gáznyomás folytonos méréséhez
5 176442 6 modulációs kamrában keletkező nyomáshullámokat megfelelő vevővel érzékeljük, amely a nyomáshullámok nyomásingadozását más, előnyösen villamosán továbbítható és feldolgozható jellé alakítja át. Az átalakított jel alapján, a modulációs kamra méreteit ismerve, az áramló gáz nyomása megállapítható. Ha a modulációs kamra térfogatát az adott gázban hanghullámokat keltő frekvenciával periodikusan mozgatjuk, lehetővé válik az érzékeléshez mikrofon alkalmazása. A találmány szerinti berendezés 1 házának belső tere (1. ábra) 2 csonkon keresztül kapcsolódik a mérendő gáz terével. A 2 csonk mérete akkora, hogy a mérendő gáz nyomása egyenlő legyen a mérést végző egységeket hordozó 1 ház belső nyomásával. Az 1 házban egyik oldalon 4 nyomásadóval, másik oldalon 5 vevővel határolt 3 modulációs kamra van kialakítva. Az 5 vevő és a 4 nyomásadó előnyösen kör alakú és az ábrázolt esetben változó távolságra vannak egymástól. Legnagyobb távolságukat az 5 vevő középpontjában érik el. A távolság pontos beállítását a 4 nyomásadó vagy a rajta kialakított 8 műanyag borítás biztosítja, amelynek szélei az 5 vevővel érintkeznek. Célszerű a távolság maximális értékét l,0mm-nél kisebbre választani. Az ábra szerinti kiviteli alaknál ez a távolság például 0,3 mm volt. A 4 nyomásadó célszerűen 7 fém membránon kialakított korong alakú 6 piezoelektromos elem. A 8 műanyag borítás például epoxi-gyanta lehet. Az 1. ábra szerinti kiviteli alakban az 5 vevő kondenzátormikrofonként van kialakítva, amelynek membránjai azonos felépítésűek és anyagúak. Ezekben a membránokban 12, 13 továbbá 14 nyílás van kialakítva. A 4 nyomásadó működése közben az 5 vevővel szembeni felülete (a 8 műanyag borítás, vagy a 7 fém membrán) mindkét irányban kitér. A felületi pontoknak az 5 vevőtől számított távolságát célszerű úgy megválasztani, hogy minden felületi pontra a működés közbeni kétoldali kitérésekhez tartozó teljes úthossz és a nyugalmi állapotban az 5 vevőtől számított távolság aránya azonos legyen. A nyomásadót általában úgy alakítják ki, hogy felületi pontjainak kitérése a szélektől befelé haladva egyre nagyobb legyen, magán a szélen pedig zérus. Ez a megoldás a leválasztott térrész térfogatának modulálása szempontjából igen kedvező, de a 4 nyomásadó működésének hatására az 5 vevő és vele együtt a vevőt alkotó kondenzátormikrofon elemei rezegni kezdenek, ami szükségessé teszi a rezgések, a lengő mozgás csillapítását, illetve ezek hatásának kiszűrését. Ezt segíti elő, ha a kondenzátormikrofonnak a 3 modulációs kamrát határoló membránját fémhálóként alakítják ki, vagy ha a 4 nyomásadóval mechanikusan kapcsolódó fém alkatrészeket és az 5 vevő membránját kondenzátorként építik be. A kondenzátormikrofonnak a nyomás vételekor működésbe lépő lemezeit célszerű azonos méretben és azonos anyagból készíteni. A 3 modulációs kamra térfogatát csökkentő mozgás dinamikus hatására a berendezés rezgésbe jön. Ennek ellensúlyozására célszerű a 4 nyomásadóval szemben, a 3 modulációs kamrán kívül 9 lengő testet kialakítani, például piezoelektromos elemként. A 9 lengő test a 4 nyomásadóval ellentétes fázisban leng. Fázishelyes visszacsatolására, vagy mozgásának szabályozására 10 szabályozóelem, pl. mikrofon is beépíthető, amely piezoelektromos anyagból is készülhet. Az 5 vevő az összenyomódó gáz rugalmas visszatérítő hatására szintén intenzív mozgásba lendülhet. Ennek a mozgásnak a jelét második 11 kondenzátormikrofon képes érzékelni, amely a visszatérítéskor keletkező jel kompenzálásában jut szerephez. A második 11 kondenzátormikrofont célszerű az 1 ház la fedőlapjával mint kondenzátorlemezzel létrehozni. A 12, 13 és 14 nyílások kapcsolatot teremtenek az 1 ház különböző belső terei között. A 12 nyílást oly módon kell kialakítani, hogy a rajta keresztül létrejövő áramlás ne tegye lehetővé a 3 modulációs kamra belső terében uralkodó nyomás és a rajta kívül levő nyomás kiegyenlítődését a térfogatváltoztatás során. A 4 nyomásadó a vezetékeken, a 9 lengő test c vezetékeken keresztül váltakozóáramú feszültségforrásra csatlakozik, míg az 5 vevő h, g vezetékeken keresztül, a második 11 kondenzátormikrofon i vezetéken keresztül nagy belső ellenállású egyenfeszültségforráshoz csatlakozik. 17 ernyő a g, h, i vezetékek villamos szigetelését biztosítja. A villamos vezető lemezeket egymástól 15 szigetelés választja el. A 10 szabályozó elem f vezetéken a 9 lengő testtel kapcsolódik, míg e kivezetése a lengések kompenzálására, a 9 lengő test mozgásának szabályozására alkalmas. A 4 nyomásadót és a 9 lengő testet összekötő d vezeték közös b kivezetésként csatlakozik 16 pólusra, amely szintén a lengő mozgás szabályozását végzi. A 4 nyomásadó és 5 vevő, mint a 2. ábrán látható oly módon is kialakítható, hogy a 4 nyomásadó lengései az 5 vevőre nem tudnak mechanikusan átjutni. A 7 fém membránt itt fazék alakúra képezzük ki és a 4 nyomásadót ennek szélére erősítjük fel. A 3 modulációs kamrát határoló 5 vevő membránja hasonló alakú, mint a 4 nyomásadó, de tükrösen van elhelyezve. A találmány szerinti berendezés a vevőtől függően alkalmazható különböző nyomástartományok mérésére. Például kondenzátormikrofon felhasználásával a kis nyomások megfelelő mérése biztosított, míg piezoelektromos elemmel a légköri nyomások tartományában végezhető pontos mérés. A 4 nyomásadóval mechanikusan összekötött és vele együtt lengő fémes részeket kondenzátorként kialakítva a nyomásadó mozgása kedvezően követhető és ellenőrizhető. A találmány szerinti berendezés működése a következő: A 3 modulációs kamrában elhelyezett 4 nyomásadót váltakozó feszültségű tápforrásra csatlakoztatjuk. A 6 piezoelektromos elem a váltakozófeszültség frekvenciájának megfelelő frekvenciájú rezgést végez. Az így létrejövő nyomásingadozásokat, amelyek a 12 nyílás célszerű mérete miatt nem tudnak a 6 piezoelektromos elem mozgása során az 1 házat kitöltő gáz nyomásával kiegyenlítődni, az 5 vevő, célszerűén kondenzátormikrofon érzékeli. A kondenzátormikrofon jele elektronikus kiértékelő berendezésbe vezethető. A második 11 konden5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
