Тензорезисторный датчик давления

 

0 ll H C A H M E

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11) 593О94

Сова Ооввтских й.оаиапистичеоиих

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.04.76 (21) 2343821/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.02.78. Бюллетень № 6 (45) Дата опубликования описания 20.02.78 (51) М, Кл.2 G 01L 9/04

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 531.787.91 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. А. Фильчиков, Н. П. Педоренко и В. В. Ульянов (71) Заявитель (54) ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения статических и динамических давлений в жидких и газообразных средах.

Известны датчики давления, в которых измеряемая величина преобразуется в перемещение штока, изгибающего упругий элемент с расположенными на нем тензорезисторами, например, датчик давления (1), действие которого основано на преобразовании разности давлений, приложенных к мембране, в изменение сопротивления тензорезисторов. Давление воспринимается мембраной и преобразуется в перемещение ее жесткого центра. Это перемещение передается плоской пружине, работающей на изгиб. На пружину наклеены четыре проволочных тепзорезистора, включенных в мостовую схему.

Недостатком этой конструкции является то, что в процессе измерения невозможно контролировать изменение начального выходного сигнала и чувствительности, следовательно, они входят в погрешность измерения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является датчик с калибровкой (2), в котором, с целью повышения точности измерения путем исключения погрешностей, связанных с изменением начального выходного сигнала и чувствительности, упругий элемент в виде балки выполнен подвижным, способным при калибровке перемещаться внутри корпуса датчика с помощью якоря электромагнита. При этом балка сначала освобо>кдается от действия штока, связанного

5 с воспринимающей давление мембраной, тем самым позволяя определять начальный выходной сигнал, затем прогибается об упор, расположенный внутри якоря, выявляя таким образом изменение чувствительности.

lo Недостатком конструкции этого датчика является низкая надежность, связанная с повышенной сложностью конструкции, ударными нагрузками на упругий элемент при его прогибе и возвращении в исходное состояние.

15 Кроме того, всегда существует погрешность установки упругого элемента в исходное состояние после калибровки, в связи с чем возрастает погрешность измерения.

Таким образом, повышение точности изме20 реппа достигнуто за счет снижения других технических характеристик датчика, в то время как развитие техники предъявляет все бо- лее жесткие требования к надежности, весу, габаритам, потребляемой мощности первичных преобразователей, к которым относятся и датчики давления.

Цель1о изобретения является повышение точности измерения датчика за счет исключения из погрешности измерения начального выходного сигнала и повышение надежности.

593094 ного при тарировке и соответствующего прогибу упругой балки 5 от нулевого положения (т. е. когда балка 5 не нагружена штоком 4) до установочной гайки 6.

5 После окончания действия токового импульса якорь 9 возвращается в исходное положепие, и скобы 10 освобождают упругую балку 5. До прихода следующего токового импульса расшифровка выходного сигнала ведетО ся в соответствии с полученным значением

U>„т. е. сигнал, соответствующий измеряемому давлению, будет равен U,.

Предлагаемое устройство позволяет значительно упростить конструкцию, повысить наб дежность, виброустойчивость, снизить вес, габариты и потребляемую мощность датчиков давления, использующих для повышения точности калибровку.

Это достигается тем, что в предлагаемом датчике, содержащем корпус, мембрану со штоком, упругую балку с тензорезисторами и электромагнит, соосно со штоком закреплена установочная гайка с жестким упором и электромагнитом с якорем, выполненным в виде плоской пружины со скобами, взаимодействующими с упругой балкой, жестко закрепленной в корпусе.

На фиг. 1 показан описываемый датчик в 1 разрезе; на фиг. 2 — временная диаграмма его калибровки.

Датчик состоит из корпуса 1, штуцера 2, выполненного за одно целое с мембраной 3 и штоком 4. Шток 4 взаимодействует с упругой 1 балкой 5, на которой расположены тензорезисторы (последние на чертеже не показаны).

Над упругой балкой 5 расположена установочная гайка 6, на которой закреплен электромагнит 8 с якорем 9, представляющим со- 20 бой плоскую пружину, упруго поджатую к гайке 6. На якоре 9 закреплены скобы 10. Выводы с тензорезисторов и обмотки электромагнита подсоединены к разъему 11.

При измерении давления датчик работает 25 следующим образом. От измеряемого давления мембрана 3 прогибается и через шток 4 изгибает балку 5 с тензорезисторами. Для определения начального сигнала Uo в обмотку электромагнита 8 подается токовый импульс з 0 (см. фиг. 2), под воздействием которого якорь

9 притягивается к электромагниту 8. При этом скобы 10 захватывают упругую балку 5 и прогибают ее до установочной гайки 6. В этот момент с выхода датчика снимается калибро- з5 вочный сигнал U, (см. фиг. 2), из которого для получения U< при расшифровке вычитается значение выходного сигнала Ui, полученФормула изобретения

Тензорезисторный датчик давления, содержащий корпус, мембрану со штоком, упругую балку с тензорезисторами и электромагнит, отл и чающий с я тем, что, с целью повышения точности измерения и надежности, в нем соосно со штоком закреплена установочная гайка с жестким упором и электромагнитом с якорем, выполненным в виде плоской пр г пружины со скооами, взаимодействующими и исупругой балкой, жестко закрепленной в корпусе.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Агейкин Д. И. и др. Датчики контроля и регулирования. М., <<Маши остроение», 1965 с. 605. 3 >

2. Авторское свидетельство М 517819, кл. G 011 9/04, 1975.

593094

Фиг. 1 (Ь

|

Фиг. 2

Редактор А. Батанова

Подписное

Заказ 105/2 Изд. № 259 Тираж 1029

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 415

Типография, пр. Сапунова, 2

1 а

Составитель И. Коновалов

Техред А, Камышникова

Корректоры: В. Дод и Л Денискина