Датчик давления

Датчик давления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пп 47647О

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву 322674 (22) Заявлено 16.08.72 (21) 1819683/18-10 (51) М. Кл. G Oll 9/04 с присоединением заявки Ле

Государственный комитет

Совета Министров СССР

А0 делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 05.07.75. Бюллетень М 25 (53) УДК 531.787,91 (088.8) Дата опубликования описания 11.11.75 (72) Лвторы изобретения

В. И, Печук, В. М. Помпеев, H. М. Иваницкий и И. С. Савченко

Институт автоматики (71) Заявитель (54) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники.

По основному авт. св. М 322674 известен датчик давления, содержащий корпус и упругий элемент, закрепленный на стержне с продольными ребрами, разделяющими внутренгпою полость корпуса на отсеки, внутри которых размещены тензорезисторы. Однако отмечается появление дополнительной погрешности при изменении положения датчика в пространстве вместе с объектом измерения при горизонтальной установке с различным поворотом относительно продольной оси датчика или при отклонении датчика от вертикальной оси. Эта погрешность у различных датчиков достигает величины, соизмеримой с основной погрешностью или даже превышает ее в десятки раз. Источником ее является нарушение термокомпенсации схемы соединения проволочных тензорезисторов при пзменешш теплового поля внутри датчика за счет изменения конвекционных потоков.

Предлагаемый датчик для повышения точности измерения при изменении положения датчика в пространстве снабжен закрепленными на продольных ребрах стержня экранами, расположенными вдоль и симметрично относительно оси каждого тензоэлемента. При этом конвекционные потоки, источником которых является нагретая рабочим током поверхность проволочных тензорезисторов, затухают вблизи участка возникновения, отдавая основную часть тепла близко расположенной теплопоглощающей поверхности экрана и не рас5 пространяется вдоль пли между тензорезисторами.

При наклоне датчика картина конвекционного обмена практически не меняется и начальная термокомпенсация остается неизменio ной.

На фиг. 1 представлен датчик, разрез; на фиг. 2 — разрез по Л вЂ” Л на фиг. 1; на фиг, 3— разрез по Б — Б на фиг. 1; на фиг. 4 — принципиальная электрическая схема.

15 Датчик включает корпус 1, к основанию которого прикреплен жесткий обод 2 упругого элемента в виде мембраны 3. 5Кесткий центр 4 последней закреплен на стержне 5 с продольными ребрами 6, разделяющими кор20 пус 1 на отсеки, в которых размещены V-образные проволочные тензорезисторы 7. Каждый тензорезистор 7 закреплен в натянутом состоянии с помощью проходных изоляторов

8 между подвижным жестким центром 4 и

25 периферией корпуса 1. Причем середины тензорезисторов 7 закреплены на винтовых пружинах 9, установленных в верхних проходных изоляторах 8. Каждый тензорезистор закрыт экраном 10, расположенным на соответствуюзo щем продольном ребре 6 стержня 5 и прохо476470

4О

15 дящим вдоль и симметрично оси тензорезистора.

При воздействии давления мембрана 3 прогибается и ее центр 4 перемещается, вызывая соответствующую деформацию нитей тензорезисторов 7. При этом части нитей тензорезисторов, закрепленные между центром 4 и пружинами 9, сжимаются, а части нитей, закрепленные между пружинами 9 и периферией корпуса 1, растягиваются, вызывая соответствующее изменение величины их электрического сопротивления. Тензорезисторы включены в мостовую измерительную схему. так, что токовыводы через пружины 9 находятся в вершинах моста, т. е. в диагонали питания и индикаторной диагонали.

Смежные плечи моста состоят из двух последовательно соединенных тензорезисторов сжатия Rc I, И,З, Р,2, Я,4 и растяжения R„l, Rp4, R»3, Лр2. Они работают дифференциально, т. е. уменьшение сопротивления тензорезисторов сжатия вызывает сигнал в индикаторной диагонали моста такого же знака, как увеличение сопротивления тензорезисторов растяжения в смежном плече.

При отсутствии измеряемого давления мост находится в равновесии. Для этого все тензорезисторы выполняются идентичными. Мост в исходном состоянии при вертикальной установке датчика уравновешивается с помощью компенсационных резисторов Я„О и R„;I, причем резистор R„I является термозависимым и служит для компенсации температурного влияния на разбаланс моста в рабочем диапазоне температур работы датчика. Резистор

R,II служит для компенсации температурного влияния на чувствительность датчика в рабочем диапазоне температур работы датчика, обусловленную температурной зависимостью модуля упругости мембраны 3. Резистор RÄÄ предназначен для подгонки выходного сигнала у разных датчиков до одинаковой величины за счет изменения напряжения питания на входе моста.

Тензорезисторы 7 нагреваются. рабочим током и внутри датчика образуются конвекционные потоки, а также перепад температуры

1о

), )

I) ) зо

35 между нижней и верхней полостями датчика.

Температура тензорезисторов в месте подпайки к пружинам 9 при вертикальной установке датчика выше, чем их температура в месте подпайки к проходным изоляторам 8 на корпусе 1 и жестком центре 4. За счет этой разницы температур в месте подпайки тензорезисторов 7 возникает термо-э. д. с.

В индикаторной диагонали и диагонали питания моста термо-э.д. с. включены встречно.

При вертикальной установке датчика спаи тензорезисторов 7 с пружиной 9 находятся в одной горизонтальной плоскости и нагреваются одинаково. Поэтому в диагоналях питания и индикаторной они взаимно компенсируются.

При наклоне датчика в любой вертикальной плоскости меняется направление конвекционных потоков. Спаи тензорезисторов 7 с пружинами 9 оказываются в разных горизонтальных плоскостях и температура их становится разной. При этом в диагоналях питания и индикации разность термо-э. д. с. уже не оказывается равной нулю и появляется дополнительная погрешность. При повороте датчика в какой-либо вертикальной плоскости на 180 погрешности изменяют знак.

У известных датчиков давления уменьшение дополнительной погрешности достигнуто за счет продольных ребер 6, являющихся одновременно теплопоглощающими экранами между отдельными тензорезисторами 7. В предлагаемом датчике введение дополнительных теплопоглощающих экранов 10 уменьшает дополнительную погрешность от изменения положения датчика в пространстве до величины менее чем до 0,01 ).

Предмет изобретения

Датчик давления по авт. св. ¹ 322б74, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения при изменении положения датчика в пространстве, он снабжен закрепленными на продольных ребрах стержня экранами, расположенными вдоль и симметрично относительно оси каждого тензоэлемента.

47647(г

Фиг.b

Составнтел), Л. Никиточкина

Тскре-(M. Семенов

Корректоры: В. Петрова н О. Данишева

Редактор О. Филиппова ннограф) я, I)9 Сапунова, 2

Заказ 2729,11 Изд. М 883 Тираж 902 Подписное

1Ц1ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР но делам изобретений и открытий

Москва, il(-35, Ра1шская наб., д. 4 5