Тензорезисторный датчик расхода

 

Использование: измерение с высокой точностью расхода жидкости. Сущность изобретения: датчик расхода содержит сильфоны, сужающий элемент, размещенный между двумя сильфонами, которые поджаты к нему устройством осевого нагружения, при этом тензорезистивные элементы сопряжены со штуцерами и сужающим элементом, ориентированы вдоль продольных сильфонов и предварительно растянуты. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения с высокой точностью расхода жидкости.

Известен сигнализатор изменения потока жидкости в трубопроводе, представляющий собой сужающее устройство с эластичной оболочкой, размещенное между двумя сильфонами с внутренними эластичными оболочками. При этом полости, образованные эластичными оболочками, соединены между собой дросселирующими устройства, а на наружной поверхности сужающего устройства расположен сердечник дифференциального трансформатора, закрепленного на кожухе.

К недостаткам данной конструкции следует отнести сложность конструкции, многодетальность, малый частотный диапазон измерения, связанный с небольшой осевой жесткостью, нестабильность выходной характеристики при малых значениях расхода, большая инерционность, обуславливающая погрешности измерения при быстротекущих процессах, низкая точность измерений и высокий гистерезис.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Эта цель достигается тем, что датчик снабжен устройством осевого нагружения для предварительного сжатия сильфонов, а преобразователь перемещения выполнен в виде предварительно растянутых тензорезисторов.

Конструкция датчика представлена на чертеже.

Он включает штуцера 1 и 2, сильфоны 3 и 4, диафрагму 5, регулировочную прокладку 6, винты 7 и тензорезистивные элементы 8 и 9. П-образный штуцер 1 герметично сопряжен с сильфоном 4. Сильфон 3 герметично сопряжен с нажимным штуцером 2, а также сильфоны 3 и 4 герметично соединены с диафрагмой 5. Нажимной штуцер 2 сопряжен с П-образным штуцером 1 через регулировочную прокладку 6 с помощью винтов 7. При этом оба сильфона находятся в сжатом состоянии. Тензорезистивные элементы 8 с предварительным растяжением размещены между нажимным штуцером и диафрагмой, а тензорезистивные элементы 9 с предварительным растяжением размещены между диафрагмой и корпусом.

Работает датчик следующим образом.

При подаче измеряемого потока жидкости, например через П-образный штуцер, диафрагма перемещается, частично разгружая от усилия предварительного осевого сжатия сильфон 4 и догружая предварительно растянутые тензорезистивные элементы 9. Одновременно догружается осевым сжатием сильфон 3 и частично разгружаются от осевого растяжения тензорезистивные элементы 8. При равенстве осевых жесткостей сильфонов 3 и 4 и тензорезистивных элементов 8 и 9 последние испытывают приращение осевых деформаций на равную величину, но противоположного знака, что позволяет реализовать электрическую мостовую схему с четырьмя активными тензорезисторами. Линейность датчика обеспечивается тем, что нелинейности его упругих элементов суммируются с разными знаками при одинаковой абсолютной величине, обусловленной идентичностью сильфонов и тензорезистивных элементов. Предварительное осевое деформирование сильфонов и тензорезистивных элементов с усилием, составляющим не менее половины усилия, обусловленного действием номинального измеряемого потока жидкости на диафрагму, обеспечивает неизменность знака напряжения в их сечениях.

Формула изобретения

Тензорезисторный датчик расхода, содержащий сужающий элемент, расположенный между двумя сильфонами, преобразователь перемещения, сопряженный с сужающим элементом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен устройством осевого нагружения для предварительного сжатия сильфонов, а преобразователь перемещения выполнен в виде предварительно растянутых тензорезисторов.

РИСУНКИ

Рисунок 1