Датчик давления

 

Изобретение может быть использовано для измерения давления с повышенной точностью в условиях действия нестационарных температур. Датчик давления содержит корпус, мембрану, соединенную со стерж-2 '^невым упругим элементом 3, на котором установлены продольные тензорезисторы 5 и 8 по краям плоской грани 4 и тензорезисторы 6 и 7, размещенные в центре плоской грани. Тензорезисторы 6 и 7 установлены под углом и размещены так, что один их конец совмещен с центром продольныхтензорезисторов, а другой - с концом продольных тензорезисторов. В зТом случае тензорезисторы^ воспринимающие деформацию разного знака, находятся в условиях, когда градиент температуры по длине упругого элемента не приводит к разбалансу мостовой измерительной цепи. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК и (sj)5 G 01 L 9/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4336147/10 (22) 02.11,87 (46) 23.02.92, Бюл. № 7 (71) Пензенский политехнический институт (72) В.А.Васильев (53) 531.787(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1627870, кл. G 01 1 9/04, 29.04.1987. (54) ДАТЧ И К ДАВ Л Е Н И Я (57) Изобретение может быть использовано для измерения давления с повышенной точ- ностью в условиях действия нестационарных температур. Датчик давления содержит корпус, мембрану, соединенную со стержИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения давления в условиях действия нестационарных температур измеряемой среды, Цель изобретения — повышение точности в условиях воздействия термоудара и повышение технологичности.

На фиг. 1 изображена конструкция предлагаемого датчика; на фиг. 2 — расположение тензорезисторов на стержневом уп ругом элементе.

Датчик давления содержит корпус 1 и воспринимающую давление мембрану 2, соединенную со стержневым упругим элементом 3. На плоской грани 4 стержневого упругого элемента 3 (см. фиг. 2) по интегральной технологии сформирована мостовая измерительная цепь из тензорезисторов 5-8. Тензорезисторы 5 и 8 установлены по краям грани параллельно

„„5LI„„1714395 А1 невым упругим элементом 3, на котором установлены продольные тензорезисторы 5 и

8 по краям плоской грани 4 и тензорезисторы 6 и 7, размещенные в центре плоской грани. Тенэорезисторы 6 и 7 установлены под углом и размещены так, что один их конец совмещен с центром продольных тензорезисторов, а другой — с концом продольных тензорезисторов. В этом случае тензорезисторы, воспринимающие деформацию разного знака, находятся в условиях, когда градиент температуры по длине упругого элемента не приводит к разбалансу мостовой измерительной цепи. 2 ил. оси стержневого упругого элемента и образуют два противоположных плеча моста.

Тензорезисторы 6 и 7 установлены под уга еЛ лом а =. 3I C COS к тензорезисторам 5 и

8, где а — длина тензорезисторов 5 и 8. Ь вЂ”, л длина тензорезисторов 6 и 7, установлен- ф них под угломкт. При атом один конец каж- я дого тензорезистора 6 и 7 совмещен с, О центром тензорезистров 5 и 8, а другой конец каждого тензорезистора 6 и 7 — с концом тензорезиотороа 5 и 8. Сопротиаления тензорезисторов 5-8 равны.

В случае, когда длины тензорезисторов

5, 8 и 6, 7 равны, т.е. а = Ь (как в рассматриваемом примере на фиг. 2), угол а = arccos

1/2 = 60О, Датчик работает следующим образом.

При подаче измеряемого давления на воспринимающую мембрану 2 (см. фиг. 1) последняя преобразует давление всилу,,ко1714395

45

55 торая- передается стержневому упругому элементу 3. Стержневой упругий элемент 3 испытывает деформацию, вместе с ним и тензорезисторы 5-8 (тензорезисторв 5, 8— положительную деформацию, а тензорези, сторы 6, 7 — отрицательную).

Вследствие этого на выходе мостовой измерительной цепи появляется сигнал, пропорциональный измеряемому давлению. При работе датчика в условиях действия стационарных температур измеряемой среды по длине стержневого упругого элемента возникает градиент температуры.

Причем, как известно, если в условиях действия стационарных температур характер распределения температуры по длине практически линейный, то в условиях действия нестационарных температур характер распределения нелинейный. В любом случае изменение сопротивлений тензорезисторов 5 и 8 в момент температурного воздействия одинаковы, а их концы расположены на одинаковом расстоянии от мембраны.

В мостовой измерительной цепи датчика изменения сопротивлений тензорезисторов 5 и 8 складываются, так как они включены в противоположные плечи.

Для того, чтобы на выходе мостовой измерительной цепи не появлялся ложный сигнал (не возникала температурная погрешность), суммы изменений сопротивлений от температуры противоположных плеч моста должны быть равны. Это достигается благодаря установке тензорезисторов 6 и 7 под углом a = arccos а/2Ь к тензорезисторам 5 и 8. При этом первые половинки тензорезисторов 5 и 8 имеют одинаковые температурные условия с тензорезистором

6, а вторые половинки тензорезисторов 5 и .

8 — одинаковые температурные условия с тензорезистором 7.

5 При этом эффект достигается при любом характере распределения температуры по длине стержневого упругого элемента.

Изобретение позволяет повысить точность, упростить конструкцию и повысить

10 технологичность.

Формула изобретения

Датчик давления, содержащий корпус, в котором выполнена за одно целое с ним:

15 мембрана, контактирующая со стержневым упругим элементом, на плоской грани которого закреплены соединенные в измерительный мост тензорезисторы, два из которых расположены по краям грани вдоль

20 оси стержневого упругого элемента, а два других, включенных в противоположные плечи моста, — в центральной части грани, о т л и.ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности в условиях действия

25 термоудара и повышения технологичности, в нем первый тензорезистор, расположенный в центральной части. грани, ориентирован под углом от конца первого тензорезистора, расположенного по краю

30 грани к середине второго тензорезистора, расположенного по другому краю грани, а второй тензорезистор центральной части ориентирован параллельно первому тензорезистору от середины первого тензорези35 стора, расположенного по краю грани, к концу второго тензорезистора, расположенного по другому краю грани.

1714395

Юиг2

Составитель О.Слюсарев

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О. Кравцова

Редактор Т.Иванова

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

Заказ 684 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС

Н " СP

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