Датчик давления

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к датчикам давления. Целью изобретения является повышение чувствительности. Датчик содержит матрицу 2, закрепленную в корпусе 1 в виде стакана . Центр мембраны соединен с концом упругого элемента 3, выполненного в виде стержня, несущеготензорезисторы. Другой конец упругого элемента 3 закреплен на днище стакана с возможностью его смещения относительно центра днища. Стержень 3 предварительно нагружается в продольном направлении до потери устойчивости. При воздействии давления на мембрану стержень 3 прогибается и с тензорезисторов снимается сигнал, пропорциональный давлению.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИН ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц5 G 01 1 9/04

5 2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ I KHT СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4702624/10 (22) 28.04.89 (46) 23,04.92. Бюл, М 15 (72) О.А. Красновский (53) 531.787 (088.8) (56) Бауман Э. Измерение сил электрическими методами, М.: Мир, 1978, с. 254.

Авторское свидетельство СССР

N 883680, кл. G 01 L9/04, 1975. (54) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к датчикам давления.

Целью изобретения является повышение

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и предназначено для измерения давления мембранными датчиками с тензометрическими преобразователями.

Известны датчики давления, действие которых основано на преобразовании внешнего усилия с помощью изгибных упругих элементов и тензорезисторов в электрический сигнал.

Наиболее близким аналогом предлагаемого устройства является датчик давления, содержащий закрепленную в корпусе мембрану и упругую консольную балку с тензорезисторами, расположенную параллельно плоскости мембраны. К недостаткам данных датчиков следует отнести невысокую чувствительность, обусловленную деформацией упругих элементов по закону Гука;

Цель изобретения — повышение .чувствительности измерительного устройства.

Для этого в устройстве используются упругие деформации балки с тензорезисторами.. Ы„, 1728686 А1 чувствительности. Датчик содержит матри. цу 2, закрепленную в корпусе 1 в виде стакана. Центр мембраны соединен с концом упругого элемента 3, выполненного в виде стержня, несущего тенэорезисторы. Другой конец упругого элемента 3 закреплен на днище стакана с возможностью его смещения относительно центра днища. Стержень

3 предварительно нагружается в продольном направлении до потери устойчивости.

При воздействии давления на мембрану стержень 3 прогибается и с тензорезистаров снимается сигнал, пропорциональный давлению. в режиме потери устойчивости балки при ее осевом сжатии. Для реализации данного режима упругая балка одним концом шарнирно закреплена в днище корпуса в виде стакана, а другим шарнирно закреплена на мембране и расположена перпендикулярно ей.

Датчик представлен на фиг.1. Он содержит корпус 1 в виде стакана. мембрану 2, упругий элемент 3 с тенэореэисторами, нижний упор 4 чувствительного элемента с регулировочными винтами 5 и 6. Чувствительный элемент 3 выполнен в виде стержня с заданными параметрами а, Ь. h (фиг.2).

Датчик работает следующим образом.

Контролируемое давление воздействует на мембрану 2, она прогибается, сжимая чувствительный элемент 3. Чувствительный элемент 3 изгибается, образуя одну полуволну, изгиб регистрируется по изменению сопротивления тензореэисторов. Предварительно, регулировочным винтом 5 стер1728686

Составитель О, Красновская

Техред М.Моргентал Корректор А. Осауленко

Редактор Н, Козлова

Заказ 1400 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород. ул,Гагарина, 101 жень 3 сжимается до усилия Р>, при этом Р должно быть меньше, чем:

Ро < Ркр. - П. ЕМ/В, где J — наименьший момент инерции площади поперечного сечения стержня 3; 5

Š— модуль упругости материала балки

3;

 — высота стержня 3.

Момент для окончания поджатия определяется по началу изгиба балки 3 (регист- 10 рируется тензорезисторами).

Величина прогиба балки 3 может быть рассчитана по формуле:

f = Ft /(2 Е Я (1-P/Pêð)), Р = Ро + Рх, где P — сила воздействия мембраны 2 на 15 стержень 3; е — эксцентриситет силы P no отношению к стержню 3;

Р+ — сила воздействия регистрируемого давления на мембрану. 20

При фиксированных параметрах балки

3 всегда найдется такое значение Р>, при котором датчик будет обладать большей чувствительностью,.чем чувствительность устройства-прототипа. 25

Изменяя параметр е, можно также менять чувствительность датчика в широких пределах. Изменение данного параметра производится вращением винта 6, при этом изменяет свое положение точка приложения силы P по отношению к вертикальной оси стержня 3.

Для каждого значения параметров Р и е перед началом измерений необходима градуировка датчика.

Формула изобретения

Датчик давления, содержащий корпус в виде стакана, на о-:крытом торце которого закреплена мембрана, а также упругий элемент с тензорезисторами, о т л и ч а ю щ и йс я тем. что, с целью повышения чувствительности. он снабжен шарнирными опорами, размещенными в центрах мембраны и днища стакана, а упругий элемент выпол" нен в виде предварительно напряженного до потери устойчивости стержня, концы которого закрепленй в шарнирных опорах, причем шарнирная опора на днище выполнена с возможностью продольного и поперечного перемещения.