Датчик давления

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения давления, и может быть использовано в датчиках для измерения с повышенной точностью давлений жидких и газообразных сред при нестационарных режимах работы (при термоударе). Датчик давления содержит корпус, воспринимающую давление мембрану, жестко защемленную в опорном основании, на которой установлены тензорезисторы 4-7 в окружном и радиальном направлениях, включенные в мостовую измерительную схему. Опорное основание выполнено с двумя цилиндрическими проточками по всей высоте внутренней поверхности, расположенными симметрично относительно оси симметрии опорного основания г ( - - - )R. РадиiО альные тензорезисторы прилегают к проточкам , а окружные тензорезисторы состоят из прямоугольных участков, каждый из которых расположен перпендикулярно радиусу мембраны, причем условная окружность, вдоль которой размещены тензорезисторы, проходит через середины радиальных тензорезисторов. Такая конструкция позволяет при воздействии термоудара получить в зонах размещения всех тензорезисторов одинаковую среднеинтегральную температуру, а значит, и одинаковые приращения сопротивлений тензорезисторов, что приводит к самокомпенсации погрешности от термоудара . 2 ил. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 1 9/04

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4699549/10 (22) 11.04.89 (46) 23.10.91. Бюл. М 39 (72) А.И.Ворожбитов, В,А.Зиновьев и А.В.Кузекмаев (53)531.787 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hk 1337691, кл. G 01 1 9/04, 1986. (54) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения давления, и может быть использовано в датчиках для измерения с повышенной точностью давлений жидких и газообразных сред при нестационарных режимах работы (при термоударе). Датчик давления содержит корпус. воспринимающую давление мембрану, жестко защемленную в опорном основании, на которой установлены тенэорезисторы 4-7 в окружном и радиальном направлениях, включенные в

„„59„„1686318 А1 мостовую измерительную схему. Опорное основание выполнено с двумя цилиндрическими проточками по всей высоте внутренней поверхности, расположенными симметрично относительно оси симметрии

1 1 опорного основания г = (— — — } R . Ради\ 7 5 альные тензорезисторы прилегают к проточкам, а окружные тензореэисторы состоят из прямоугольных участков, каждый из которых расположен перпендикулярно радиусу мембраны, причем условная окружность, вдоль которой размещены тензорезисторы, проходит через середины радиальных тензорезисторов. Такая конструкция позволяет при воздействии термоудара получить в зонах размещения всех тенэорезисторов одинаковую среднеинтегральную температуру, а значит, и одинаковые приращения сопротивлений тензорезисторов, что приводит к самокомпенсации погрешности от термоудара. 2 ил, 1686318

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам дистанционного измерения давления, и может быть использовано в датчиках для измерения давлений жидких и газообразных сред 5 при нестзционарных температурных режимах работы (при термоударе).

Цель изобретения — повышение точности при воздействии термоудара и увеличение срока эксплуатации датчика. 10

На фиг, 1 показана конструкция тензометрического датчика давления, общий вид, разрез А-А, на фиг. 2 — расположение тензорезисторов на мембране (топология).

Датчик давления включает корпус 1, 15 мембрану 2, изготовленную как одно целое с опорным основанием 3, на внутренней поверхности которого выполнены по всей высоте две цилиндрические проточки симметрично относительно оси симметрии 20 опорного основания. На мембране сформирована мостовая измерительная схема из тензорезисторов 4-7, причем тензорезисторы 4 и 6 расг.оложены в радиальном напрзвлении и прилегают к проточкам, а 25 тензорезисторы 5 и 7 — в окружном и размещены вдоль условной окружности, проходящей через середины радиальных тензорезисторов. Ко- тактные площадки 8 служат для подклиочения мостовой цепи к 30 общей электричес <ой схеме датчика, Датчик работает следующим образом.

При подаче измеряемого давления Р через опорное основание 3 на воспринимающую мембрану 2 (фиг, 1) последняя 35 прогибается, Тензорезисторы испытывают деформацию, причем тензорезисторы 4 и 6 — деформацию сжатия, а тензорезисторы 5 и 7 — деформацию оастяжения, Вследствие э ого на выходе чостовой измерительной 40 цепи появляется сигнал. пропорциональный измеряемому давлению.

При работе дагчика в условиях термоудара распределение температур и темпе. ратурных деформаций нз поверхности 45 мембраны происходи, по радиусу, проходящему через центр проточки.

Тзк как окружные тенэореэисторы размещены вдоль условной о <ружности, прохо дя щей через середины радиальных 50 тензорезисторов (фи, 2), то среднеинтегральная температура (а следовательно. и температурные деформации) на поверхносги мембраны в зснах расположения окру<и 4х и радиальны.< 1ензореэисторов !>5 одинакова в течение всего времени нег.гз ционзрно о темпера Гурного режи 4з

Б Б О д е н и р. ц и г 11 i i, Г i i < е . к н х и р О 1 о -i с - к и О всей высо в внугренкгй:i: i г х гос н >,-,1 ного 0сновзния до 1, .I" t ji„:,il >i, рз . ;-,ц -!;.à радиальных тенэорезисторов в зонах, прилегающих к проточкам, а также размещение окружных тензорезисторов вдоль условной окружности, проходящей через середины радиал ьных тенэорезисторов, позволяет при воздействии термоудара получить в зонах размещения всех тензорезисторов мостовой схемы одинаковые среднеинтегральную температуру и температурные деформации. а следовательно, одинаковые приращения сопротивлений тензореэисторов, что приводит к самокомпенсации погрешности от термоудара.

Кроме того, идентичность температурных деформаций всех четырех тензорезисторов мостовой схемы, а также устранение локальных концентраторов температурных напряжений в радиальных тензорезисторах путем удаления их от границы раздела мембраны и опорного основания позволяют исключить неравномерность износа радиальных тензорезисторов по сравнению с окружными, что приводит к увеличению срока эксплуатации датчика, Использование предлагаемого датчика давления позволит повысить точность измерения благодаря практически полному устранению температурной погрешности при воздействии термоудара, а также увеличить срок эксплуатации датчика за счет повышения равномерности старения тензорезисторов, Формула изобретения

Датчик давления, содержащий корпус, воспринимающий давление чувствительный элемент в виде цилиндрического стакана, дном которого является мембрана радиуса R, на планарной стороне которой закреплены два радиальных и два окружных тензорезистора, соединенных в мостовую измерительную схему, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при воздействии термоудара и увеличения срока эксплуатации, в нем по всей высоте внутренней цилиндрической поверхности стакана до мембраны выполнены две противоположные одна другой проточки на

1 1 глубину r = (— ... — ) R причем каждый

7 5 тензорезистор выполнен из двух последова-. тельно соединенных прямоугольных тензоэлементов, а тензоэлементы каждой пары радиального тензореэистора расположены один параллельно другому на участке шириной (1,6...1,8)г симметрично один другому, относительно оси мембраны, причем внешние концы 1ензоэлементов расположены на границе раздела мембраны и проточек, а

1686318

Фиг. 3.

Составитель О. Слюсарев

Техред М,Моргентал Корректор С. Черни

Редактор А. Козориз

Заказ 3592 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 тензоэлементы окружных тензорезисторов расположены по касательной к окружности, которая проходит через середину тензоэлементов радиальных тензорезисторов.