Датчик абсолютного давления

Изобретение относится к измерительным приборам и может быть использовано для измерения малых величин абсолютных давлений. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения малых давлений и при перегрузках, многократно превышающих диапазон измеряемого давления. Датчик абсолютного давления состоит из вакуумной камеры, образованной корпусом датчика и мембраной, соединенной штоком с концом рычага мембранно-рычажного тензопреобразователя, размещенного внутри вакуумной камеры, имеющей упор, предохраняющий мембрану от перегрузки. Вакуумная камера в выполнена Э-образного сечения. Тензопреобразователь выполнен с Т-образным сечением. В верхней части тензопреобразователя расположена мембрана с прикрепленным чувствительным элементом со сформированным электрическим мостом Уинстона из тонкопленочных кремниевых тензорезисторов. Конец рычага тензопреобразователя расположен в нижней части камеры напротив мембраны корпуса. 1 ил.

 

Изобретение относится к измерительным приборам и может быть использовано для измерения малых величин абсолютных давлений.

Известна конструкция датчика абсолютного давления, содержащая корпус с упругим элементом, в котором под действием атмосферного давления упругий элемент постоянно находится в напряженном состоянии, а именно датчик абсолютного давления, содержащий корпус, разделенный мембраной на две камеры - измерительную и опорную, вакуумированную, шток, жестко связанный с мембраной, взаимодействующий с упругим элементом с расположенными на нем тензорезисторами, и ограничительный упор под мембрану. Агейкин Д.И. и др. Датчики контроля и регулирования. М.: Машиностроение, 1965 г. с.605.

Известен датчик абсолютного давления, содержащий корпус, разделенный мембраной на две камеры - измерительную и опорную, вакуумированную, шток, жестко связанный с мембраной, взаимодействующий с упругим элементом с расположенными на нем тензорезисторами, и ограничительный упор под мембрану, в котором для повышения точности измерения малых абсолютных давлений путем исключения перегрузок от действия атмосферного давления в процессе эксплуатации, упругий элемент выполнен с центральным сквозным отверстием под шток, на выступающей части которого с зазором относительно упругого элемента установлен с возможностью перемещения вдоль штока дополнительный упор. Авторское свидетельство СССР №1081448, МПК: G01L 9/04, 1984 г. Данный датчик имеет сложную конструкцию и сравнительно низкую точность измерений.

Недостатком этих устройств является наличие упора с возможным его перемещением вдоль штока и, как следствие, появление дополнительной температурной погрешности за счет возможного изменения положения упора. Кроме того, упор неоднозначно давит на упругий элемент, так как шток проходит через отверстие в упругом элементе с зазором.

Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения малых давлений и при перегрузках, многократно превышающих диапазон измеряемого давления, и устранение погрешности, возникающей при использовании подвижных настроечных элементов.

Технический результат достигается тем, что в датчике абсолютного давления, состоящем из вакуумной камеры, образованной корпусом датчика и мембраной, соединенной штоком с концом рычага мембранно-рычажного тензопреобразователя, размещенного внутри вакуумной камеры, имеющей упор, предохраняющий мембрану от перегрузки, вакуумная камера в сечении выполнена Э-образного сечения, а тензопреобразователь выполнен с Т-образным сечением из титанового сплава, в верхней части тензопреобразователя расположена мембрана с прикрепленным чувствительным элементом со сформированным электрическим мостом Уинстона из тонкопленочных кремниевых тензорезисторов, а конец рычага тензопреобразователя расположен в нижней части камеры напротив мембраны корпуса.

Благодаря использованию мембранно-рычажного тензопреобразователя с рабочим перемещением конца рычага, одинаковым с перемещением центра мембраны под действием контролируемой среды, исключаются подвижные элементы настройки.

Сущность изобретения поясняется на чертеже, где: 1 - вакуумная камера Э-образного сечения, 2 - корпус, 3 - мембрана, 4 - шток, 5 - мембранно-рычажный тензопреобразователь, 6 - стенка корпуса 2.

Стенка 6 корпуса датчика 2 абсолютного давления является опорной конструкцией, осуществляющей функцию защиты от перегрузки со стороны измеряемого параметра. Конструкция датчика исключает возможность появления дополнительной погрешности выходного сигнала датчика при изменении температуры и позволяет производить настройку датчика при атмосферном давлении до вакуумирования камеры.

Устройство работает следующим образом. Настройка параметров выходного сигнала происходит при атмосферном давлении до вакуумирования рабочей камеры.

Мембрана 3 под действием давления контролируемой среды развивает усилие, которое через шток 4 передается на рычаг тензопреобразователя 5, при этом перемещение рычага вызывает деформацию изгиба мембраны (на чертеже не показана) тензопреобразователя 5 и, как следствие, изменение сопротивлений плеч моста Уинстона.

При возникновении перегрузки со стороны контролируемой среды мембрана «ложится» на упор 6. Вакуумирование камеры 1 обеспечивает возможность измерения абсолютных давлений, равных единицам мм рт.ст.

Датчик абсолютного давления, состоящий из вакуумной камеры, образованной корпусом датчика и мембраной, соединенной штоком с концом рычага мембранно-рычажного тензопреобразователя, размещенного внутри вакуумной камеры, имеющей упор, предохраняющий мембрану от перегрузки, отличающийся тем, что вакуумная камера в сечении выполнена Э-образного сечения, а тензопреобразователь выполнен с Т-образным сечением из титанового сплава, в верхней части тензопреобразователя расположена мембрана с прикрепленным чувствительным элементом со сформированным электрическим мостом Уинстона из тонкопленочных кремниевых тензорезисторов, конец рычага тензопреобразователя расположен в нижней части камеры напротив мембраны корпуса.