Тензорезисторный датчик давления

Тензорезисторный датчик давления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения избыточных давлений с высокой точностью, Сущность изобретения заключается в том, что упругий элемент датчика выполнен трубчатым и включает корпусную часть и центральную в виде тонкой цилиндрической оболочки, сопряженную двумя кольцевыми коническими перемычками сонаправленной конусности с кольцевыми элементами с размещенными на них тензорезисторами. 1 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s<)s G 01 9/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4882268/10 (22) 11.11.90 (46) 30,11,92. Бюл. М 44 (71) Одесский политехнический институт (72) А.Ю.Хусаинов, Е.К.Морозовский, В.Ф.Семенюк, А.И.Кравченко и Х.А.Жмуйда (56) Авторское свидетельство СССР

3Ф 1035432, кл. G 01 1. 1/22, 1982.

Авторское свидетельство СССР

М 1174799, кл. G 01 1 9/04, 1983, (54) ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫИ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения с высокой точностью избыточных давлений.

Известен тензорезисторный датчик силы, содержащий пластинку, выполненную эа одно целое с расположенными по обе стороны от нее столбиками, размещенными по концентрическим окружностям и соединенными с подрезисторными кольцами, на которых навиты тензорезисторы, причем в месте соединения столбиков и подреэисторных колец выполнены выборки матери. ала.

Недостатками такой конструкции является сложность, низкая технологичность, невозможность использования для измерения давления.

° Известен датчик давления, содержащий теплопроводный корпус, жестко скрепленные с ним подводящие трубопроводы и чувствительный элемент. один конец которого жестко соединен с подводящим трубопроводом, а другой соединен с трубопроводом с помощью сильфона. При этом трубчатый

„„Я „„1778570 А1 (57) Использование: изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения избыточных давлений с высокой точностью, Сущность изобретения заключается в том, что упругий элемент датчика выполнен трубчатым и включает корпусную часть и центральную в виде тонкой цилиндрической оболочки, сопряженную двумя кольцевыми коническими перемычками сонаправленной конусности с кольцевыми элементами с размещенными на них тензорезисторами. 1 ил.

Р чувствительный элемент выполнен с тонкостенным рабочим и толстостенным компенсационным участками.

К недостаткам такой конструкции следует отнести сложность, многодетальность, низкий выходной сигнал и необходимость специальных средств термокомпенсации, связанные с невозможностью реализации измерительной мостовой схемы с четырьмя активными тензорезисторами, а также низкую точность измерения. Ю

Целью изобретения является повыше- (Я ние точности измерения. 1

Цель достигается тем, что трубчатый С) чувствительный элемент с утоненной центральной частью снабжен двумя кольцевыми элементами, размещенными коаксиально с трубчатым чувствительным элементом и расположенными с двух сторон от центра утоненной части, причем один из идентичйых торцов каждого из элементов связан кольцевыми перемычками с утоненной частью трубчатого чувствительного элемента, а тензорезисторы установлены на внешней поверхности кольцевых элементов, при

1778570 этом внутренние поверхности кольцевых элементов выполнены коническими и ориентированы в одну сторону, Конструкция датчика представлена на чертеже. 5

Упругий элемент датчика, будучи цельным, включает в себя следующие условносоставные части: корпусную часть 1 с подводящим и отводящим штуцерами, центральную трубчатую часть 2 с кольцевыми 10 перемычками 3 и 4, соединяющими центральную часть 2 с кольцевыми элементами

5 и 6, на внешних цилиндрических поверхностях которых размещены тензорезисторы 7 — 10. От внешней среды рабочая зона 15 тензорезисторов защищена корпусом 11 и крышкой 12 и герметизируется уплотнениями 13.

Поскольку напряженно-деформированное состояние упругого элемента осесим- 20 метричное, для анализа работы датчика можно рассмотреть плоскую задачу в меридиональном сечении, представленном на чертеже, При подаче давления Р во внутреннюю полость упругого элемента на цент- 25 ральную часть 2 будет действовать сила Fg. вызывающая деформацию центральной части со смещением стенки в радиальном направлении, что обеспечивает поворот кольцевых перемычек в противоположных 30 направлениях, показанных на чертеже. Под действием этого силового фактора меридиональное сечение кольцевых перемычек и кольцевых элементов повернется на угол ф относительно точки О. При этом радиальные 35 перемещения в зоне размещения тензорезисторов определяется следующим образом:

uJ= P XJ, где) =7.8,9. 10, 40 а тангенциальная составляющая в этой зоне будет равна i =- 0 /Р). где XJ, RJ — соответственно абсцисса и ордината (радиус размещения) J-го тензорезистора.

Поскольку поворот кольцевых элементов происходит в противоположных направлениях, тензорезисторы 7 и 8 испытывают приращение деформации растяжения, а тензорезисторы 9 и 10 — сжатия. Это позволяет реализовать измерительную мостовую схему с четырьмя активными тензорезисторами и обеспечить высокий коэффициент передачи датчика (мВ/В), определяемый зависимостью

К = 250S „) I e>! где S — коэффициент тензочувствительности материала тензорезисторов.

Формула изобретения

Тензорезисторный датчик давления, содержащий крышку, корпус с подводящим и отводящим штуцерами, размещенными на одной оси, между которыми соосно с ними установлен трубчатый чувствительный элемент с тензорезисторами, при этом центральная часть трубчатого чувствительного элемента выполнена утоненной, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен двумя кол ьце вы ми элементами, размещен н ы ми коаксиально с трубчатым чувствительным элементом и расположенными с двух сторон от центра утоненной части, причем один из идентичных торцов каждого из элементов связан кольцевыми перемычками с утоненной частью трубчатого чувствительного элемента, а тензорезисторы установлены на внешней поверхности кольцевых элементов, при этом внутренние поверхности кольцевых элементов выполнены коническими и ориентированы в одну сторону.

1778570

13 7 8

Составитель А.Хусаинов

Техред М.Моргентал Корректор Е.Папп

Редактор Н.Коляда

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 1D1

Заказ 4184 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5