Датчик давления

 

Изобретение может быть использовано для измерения с повышенной точностью бы стропеременных высоких давлений в условиях термоудара. При работе датчика-в условиях термоудара точка средней температуры концов четвертинок тензорезистороо 8,9 будет определяться среднеинтегральиым значением температурь; на их длине. как часть разностей среднеинтегральных значений температуры и среднеарифметических будет иметь знак плюс, а. часть - минус, то происходит частичная компенсация возникающей погрешности п.)и сложении составляющих. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социАлистических

РЕСПУБЛИК (я)5 6 01 1 9/04

Г ОСУДАР СТВ Е Н«ЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОП И САН И Е И ЗС ВРЕТЕ Н И Я

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ тн ( (21) 4287934/10 (22) 21.07.87 (46) 23.01.92. Б1ол. N. 3 (71) Пензенский политехнический институт (72) В.А.Васильев, A.È.Òèõîíîâ, А.А.Софийский и А.И.Уиляев (53) 531.787(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

t+ 1627870, кл. G 01 9/04, 1987. (54) ДАТЧИК ДАБЛ Е НИЯ (57) Изобретение может бь ть использовано для измерения с поьышенной точность о быИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения быстропеременных высоких давлений в условиях действия повышенных температур.

Целью изобретения является повышение точности в условиях воздействия термоудара и уменьшение габаритов.

На фиг. 1 изображена конструкция предлагаемого датчика; на фиг. 2 — располо-. жение тензорезисторов на стержневом упругом элементе.

Датчик давления содержит корпус 1, воспринимающую мембрану 2 и стержневой упругий элемент 3. На стержневом упру1ом элементе (cM, фиг. 2) (1 1 vlvlgl раль «Q(1 технологии сфор лирсва1«ы -(.1««ор :з :с1оры:

4 — 7 — в центральной части плоской грани и

8 и 9 — по краям. Тензорезисторы 4, 5 установлены в псперечном направлении так, ч1о их середины расположены на расстоянии h =

» 5K „„1707489 А1 стропеременных высоких давлений в условиях термоудара. При работе датчика. в условиях термоудара точка средней температуры концов четвертинок тензорезисторов 0, 9 будет определяться среднеинтегральным значениегл температуры 11а их длине. Так как часть разностей среднеинтегральных значений температуры и среднеарИфМЕтИЧЕСКИХ будгт ИМЕТЬ ЗНаК нПЛ1ОС", а, часть — минус", то происходит частичная компенсац 1я возника1ощсй погрешнос;и п,>и сло.кении составляющих. 2 ил.

-1/8fz.р, от концов тензорезисторов 8, 9, установленных в продольном направлении,а середины тензорезисторов 6, 7- на расстоянии h = 3/Bf<,p от концов тензорсзисторов 3

8, 9, где 6.p, — длина продольных тензорези- С) сторов. 4

Тензорезисторы 4 и 6, 5 и 7 имеют оу.,и- ф наковые сопротивления, включены последовательно и являются частями составных тензорезисторов двух противоположных плеч моста.

Тензорезисторы 4 — 9 объединены е мо- и » стовую измерительную цепь.

Ь

Датчик работает следующим образом.

При подаче измеряемого давления на

Воспри!«и1лающую м" IIÑvç «у 2 (см. фиг. I)

r пос1 едн:я преобрйзусi даа->с; 10 в cil,";,;;û торая передается стержневому у11ру1ому элементу 3. Стержневой упругий элемент 3 испытывает деформацию, вместе с ним и тензорезисторы 4 — 9 (тензорезисторы 4 — 7

1707489 — поперечную деформацию растяжения. а тенэорезисторы 8, 9 — продольную деформацию сжатия). Вследствие этого на выходе мостовой измерительной цепи появляется сигнал, пропорциональный измеряемому давлению.

При работе датчика в условиях стационарных температур, когда температура измеряемой среды значительно отличается от температуры окружающей среды, по длине упругого элемента будет иметь место градиент температуры, при этом распределение температуры в установившемся режиме практически линейно.

Благодаря тому, что продольные тензореэисторы 8 и 9 имеют одинаковую длину (и одинаковое сопротивление). а их концы расположены на одинаковом расстоянии от мембраны, они находятся в одинаковых температурных условиях. Изменения сопротивлений этих тензорезисторов равны.

В мостовой измерительной цепи датчика изменения сопротивлений тензорезисторов 8 и 9 складываются (так как они включены в противоположные плечи мостовой измерительной цепи и имеют одинаковый знак).

Для того, чтобы на выходе мостовой измерительной цепи не появлялся ложный сигнал (не возн .кала -емпеоатурная погрешность), трбует я, чтобы суммы изменений сопротивлений противоположных плеч от температуры были одинаковыми.

Это можно получить установкой тенэорезисторов 4 — 7 в точках средних температур четвертинок тенэорезисторов 8 и 9.

Эти точки имеют координаты по длине продольных тензореэисторов: 1/84р, 3/8о p., 5/8 .р. и 7/8(т.р.

При установке тензорезисторов 4 — 7 указанным образом, как сделано в конструкции, тенэорезисторы 4 и 5 оказываются на расстоянии h = 1/OP.p., a тенэорезисторы б и 7 — на расстоянии h - 3/Sb.р. от концов продольных тензорезисторов 8 и 9.

Таким образом, в случае линейного распределения температуры по длине стержневого упругого элемента будет происходить полная самокомпенсация температурной погрешности, обусловленной наличием градиента темпе ратуры, При работе датчика в ycrовиях действия нестационарных температур будет также иметь место градиент температуры по длине стержневого упругого элемента, но при

5 этом распределение температуры (в момент термоудара) будет нелинейным.

В этом случае: точка средней температуры концов четвертинок тенэорезисторов 8 и 9 будет определяться среднеинтеграль10 ным значением температуры на их длине и не .совпадать со среднеарифметическим значением температуры. В результате возникает погрешность, пропорциональная сумме разностей -среднеинтегральной и

15 среднеарифметической температур концов четырех четвертинок продольных тенэорезисторов, Так как часть разностей среднеинтегральных значений температуры и среднеарифметических будет иметь знак "плюс", а

20 часть — "минус", то происходит частичная компенсация возникающ.й погрешности при сложении составляющих.

Применение изобретения позволяет повысить точность эа счет уменьшения темпе25 ратурной погрешности. Температурная погрешность снижается до 1 — 3 (,. Тем самым повышается достоверность получаемой информации.

Форм -a изобретения

30 Датчик давления, содержащий корпус с выполненной за одно целое с ним мембраной, контактирующей со стержневым упругим элементом, на плоской грани которого закреплены соединенные в измерительный

35 мост тензорезисторы, два из которых расположены по краям грани вдоль оси стержневого упругого элемента, а два других, включеннь х s противоположные плечи моста, — в центральной части симметрично от40 носительно концов .первых двух. тензорезисторов и перпендикулярно им, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности в условиях воздействия тсрмоудара и уменьшения габаритов, в нем

45 тензореэисторы центральной части грани выполнены составными иэ двух частей каждый, при этом составные части тенэорезисторов расположены параллельно одна относительнодругой на расстоянии, равном

50 четверти длины тензореэистора. расположенного по краю грани.

1707403

4ьг 2

Составитель О.Слюсарев

Техред fA.Моргентал Корректор Т.Палий

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Редактор T.Ивзнсва

Заказ 02 Тv ра JK Подписное

ВНИИПИ Государственно-о комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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