Датчик давления

Датчик давления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пп 5!78!8

Союз Советских

Социалистических

Реслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28.03.75 (21) 2117601/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.06.76. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 02.08.76 (51) N. Кл. С 011. 0 04

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 531.787.01 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. А. Годзиковский, E. В. Шкварников и В. P. Санто (71) Заявитель

Научно-исследовательский и конструкторский институт испытательных машин, приборов и средств измерения масс (54) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к тензорезисторным датчикам давления, применяемым для измерения малых значений давления жидкостей и газов.

Известны тензорезисторные датчики давления (1, 2), содержащие выполненные за одно целое цилиндрический корпус, мембрану с расположенной по ее диаметру упругой балкой и тензорезисторы, размещенные на балке.

Известные датчики обладают малой чувствительностью, так как жесткое соединение концов балки с цилиндрическим корпусом приводит к уменьшению плеча равнодействующей сил давления, снижая при этом соответственно чувствительность датчика. Кроме того, известные датчики имеют значительную нелинейность выходного сигнала, обусловленную сложнонапряженным состоянием в мембране, которое через балку передается тензорезисторам. Поэтому тензорезисторы одновременно испытывают воздействие радиальных и тангенциальных деформаций, возникающих при действии измеряемого усилия, что приводит кувеличению нелинейности характеристики преобразования.

В предлагаемом датчике с целью повышения чувствительности и уменьшения нелинейности тензорезисторы размещены над выполпенными в балке сквозными отверстиями, оси которых расположены в плоскости, параллельной плоскости мембраны, причем ось одного из отверстий проходит через ось датчика, а оси двух других расположены симметрично относительно оси первого на расстоянии, определяемом соотношением 1 ((0,4 — 0,6) D, где D — диаметр мембраны.

На чертеже изображен описываемый дат1о чик, разрез.

Датчик состоит из кожуха 1, упругого элемента 2, выполненного в виде изготовленных за одно целое цилиндрического корпуса 3, мембраны 4, балки 5 с тремя силовосприни15 мающими перемычками 6, образованными путем выполнения в балке трех отверстий 7, оси которых расположены в плоскости, параллельной плоскости мембраны, и размещенных на перемычках 6 тензорезисторов 8. К нижней части упругого элемента приварен резьбовой штуцер 9 с отверстием для подвода измеряемого давления.

Расположение двух отверстий на расстоянии l ((0,4 — 0,6) D от первого образует наи. большее плечо равнодействующей сил давления и обеспечивает деформацию сжатия в соответствующих перемычках 6.

Силоизмерительный элемент 2 закреплен

30 гайкой 10 в кожухе 1, па котором установлен

517818.Г3

Типография, пр. Сапунова, 2 раз.ьем 11 для электрической связи с измерительным прибором (на чертеже не показан).

Датчик работает следующим образом. Под действием измеряемого давления мембрана 4 изгибает балку 5, причем на центральной перемычке 6 создается деформация растяжения, а на двух других периферийных перемычках— деформация сжатия.

Вследствие относительно малой жесткости перемычек 6 в процессе нагружения обе час- 10 ти балок 5 поворачиваются, сохраняя прямолинейность, благодаря чему плечо равнодействующей сил давления равно половине диаметра MPMop3Hbl 4, T. е. максимально B03lUIQ>Kному значению. 15

В силу того, что силовоспринимающие перемычки 6 соединены через балки 5 с мембраной 4 только своими концами, резко уменьшится воздействие на тензорезисторы 8 паразитных деформаций, возникающих в мембране 4, и благодаря этому уменьшается нелинейность характеристик преобразования.

Концы тензорезисторов 8, размещенных на силовоспринимающих перемычках 6, находятся в относительно разгруженной от напряжений зоне, что уменьшает ползучесть тензорезисторов 8, и, следовательно, также уменьшает нелинейность показаний датчиков.

Тензорезисторы 8 соединены в схему моста, на выходной диагонали которого возникает напряжение, пропорциональное измеряемому давлению.

Предлагаемый датчик может быть исполь= зован в системах автоматики для презиционного измерения давлений жидкостей или газов, особенно при быстропротекающих процессах, например, в гидросистемах испытательных машин, стендов, высокоточных гидравлических динамометров.

Формула изобретения

Датчик давления, содержащий выполненные за одно целое цилиндрический корпус, мембрану с расположенной по ее диаметру упругой балкой и тензорезисторы, размещенные на плоскости балки, параллельной плоскости мембраны, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и уменьшения нелинейности, тензорез исто ры размещены над выполненными в балке сквозными отверстиями, оси которых расположены в плоскости, параллельной плоскости мембраны, причем ось одного из отверстий проходит через ось датчика, а оси двух других расположены симметрично относительно оси первого на расстоянии, определяемом соотношением l ((0,4 — 0,6) D, где D — диаметр мембраны.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Патент США № 2979680, кл. 338 — 5, 1971.

2. Патент ГДР № 56374, кл. 42I4 14/04, 1967, Составитель Л. Никитоикина

Редактор С. Хейфиц Техред А. Камышникова

1(орректор О. Тюрина

Заказ 1642/6 Изд. ¹ 1417 Тираж 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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