Датчик давлений
ОО405
О П И
СОюз Соеетеаа
Социалистичеоав
Республик
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнппсльнос к авт. c»II;I,-ву (22) Заявлено 15.06.76 (21) 2372685/18-10 с присоединением заявки № (23) 11риоритст (43) Опубликовано 30.03.78. Б!Оллстспь № 12 (45) Дата опуб 1111(013»111151 описания 17.04.7 8 (51) М. Кл.- "G 01L 11,00
G 011 15/00
Государственный комитет
Совета Министров CCCP по де)там изобретений и открытий (53) УДК 531.787(088.8) (72) Л»тор
I!30()j) CТ(111 I 5I
Е. А. Карцев
Московский институт электронного машиностроения (71) Зая»пиль (54) ДАТ Ч И К ДЛ ВЛ F. H ИЯ
Изобрстсш!с относится к измерительной технике, » (а«!ности:к частотным преобразователям давления.
Известны датчн!ки давления с частным выходом (1). 1-(аиболсе близким к изобретению по технической сущности является датчик разности да»ленин, содержа щ!)й корпус, две мембраны и преобразователь перемещения мсморап» часто.!у 12). Такой )тат !Вк нс даст одно»рс. !(В ВО!1! IIII(()0j) lil IIII 00 обои. В(з. !cj) и(. >1LI Х, ((1».! <. I J II ЯХ J! О ° !! ЗП()(-! JI .>!(ж,! ) Э I Jl МИ ,1;!»Л(If!i fl м! Г.
1 ) С)! > и 5 О б р С 1 (i l l! 51 0 0(« ll(I (111! <С» 0 5 )J 0 r IiII0cTè получ illl51 одновременной информации
0 (!3) х пзм(рясмых д!!!)л(llil)lx <и об Ilx разпоС 7 11
31 0;I oc7 )l»!le I «5I T(.!
1-)а фиг. l показан датчик) общий вид; на фиг. 2, а, о, в изображены положения рабо,-! их элементов прсооразоватсля во время )работы.
В корпуcc 1 ((j)III . 1)»ып;)лисllbl д»c цп10 .IIIII I, ) è)I(«к !с j) il(!Оп к!), т<) р по»ыс ча«зч! ко)оры. Об;:(!зу!01 Tolll II 3. 1 Зм сj) 51(. мыс ((!!3. 1(ll Il)I Il0, 1(! ю 1 с)1 13 по лосTI> ра«TOчск чср«з и!Т5 ц«;,)ll 4 и 5, прива1)(.11i! LIÑ к кОрп ) C \ 1. 15 Стойки 6 и <,)а«по«!05ксн).! Ва мембрана. 2 ! i 3 11;кС«7к0 I)j)llкp«11. !с!Ibl 1(111!,1 С IIСко 1 0j) bI М ОДJI Il il К<) В1>1 М С )! <. III(П! I СМ OÒII() CII I (. 1bllO центров мсмб1)а 2.п 3. 11а корпусc 1 жестко закр llлсны к,)о»штейны 8 и 9. 1ljlfpof lfc cTQ.",) роны «TOÄ 6, 7 и кропшт(ннов 8, 9 располо;1 сllbl IlcPII«II.TIIIi) . 151! .110 к oc1I, сосДипя101Цсй центры мембран 2 Jl 3. Эта ось является для стоек 6, 7 и кро:!штсйно» 8, 9 осью симмстj) l l I l . 25 Между стойкам! () и 7 и к!)онштей»ами 8, 9 натянуты г;;и струны 10, 11> 12. Фиксация к:)нцо» натянутых струн 10. 11. !2 <)««IffccTB!151(тся lfpllòñð òû ì !1 па к7адка .)!1! 13> 14, 15, 11) поср(д«т»ом»l IITo» В«с « руны п<)мсlli(,>() !!bi l3 за»01 I)I:!0«105111!11>lx мп!ч!»то» 17, 18 п 19 600405 соответственно, что позволяет поддерживать незатухающие поперечные автоколебания струн 10, 11, 12 путем подключения их концов к трем электронным усилителям с положительной обратной связью. При этом концы струн 10, 11, 12 электрически изолированы От корпх са 1. \ля 321пи ты дат 111к2 От воздсиcTBèÿ пыли, влаги и элскт1ромагнптных помех его верхняя часть закрыта защитным кожухом из магнитомягкого материала. 11ри отсутствии избыточных давлений (Р1 — — Р2 — — О) мембраны 2 и 3 нс прогибаются и частота собственных 1попсрсчных колсбаний струн 10, 11, 12 (фиг. 2, а) .равна вполне определенному начальному фиксированному аН чени10. По To ким, HTO начальная частота сгруны 10 равна 1",0, струны 11 — 12ll и сТруllы 12 — / "Ig СООТВСТСТВСННО. При подаче в штуцеры 4 и 5 датчика избыточных давлений Р =Р2 0 обе мембраны 2 и 3 прогибаются ila одинаковуlo величину. Соответственно стойки 6 и 7, жестко закрсп;IcHHble на мсморанах и смещенные относительно их центров на одинаковую вслигину, повopач11в210тcя,на Один и тот жс y гол (фиг. 2, б). Поскольку геометрические размеры мембран 2,и 3 и стоек 6 и 7 одинаковы, в этом случае изменеиия вел11чи ны упругой деформации струны 11 нс происходит и частота ее собственных поперечных колебаний остается неизменной и равной значению f BeëH÷tHí2 начальной упругой деформации струны 10 увсличивастся на величину в и се частота изменяется и становится fiî — fIO+ - 11о ГдС Л)1о — — ПрнращЕПИЕ ЧаетотЫ, фуИКцИОII2.tt trito Связ211ИОС с ltahiepHCAIbDI Да влс1111С» Pi. В первом приближспи и Afttt- EIPI, где К1 — КОЭфгрнциеиг П рОПОрцИОНаЛШ1ОСтио Величина, начальной упругой деформа ц1И струны 12 уменьшается íà iBc IHчипу в и сс частота также .изменяется f12 fI f12 где Л/12 — приращение частоты, функционально связанное с .1гзмсрясмым давлением 1 2 В первом приближении Л)1 = 14Р2, где К2 — коэффициент пропорциональности. Таким образом, в положении, показаппом па фиг. 2, б, с выхода датчика одновременно получается информация о давлении 1 1 в виде электрического сигнала частоты 11о, о давлении Р2 в виде частоты электрического clllнала и f» и о разности давлений ХР=Р,— — Р2=0 в виде частоты элект рического сигнала fit. Рассмотрим случай, соответствующий положению, когда Haмерясмыс,избыточные давления Р1 и Р2.нс |рав11ы между собой, .например Р2)Р) и Р2=Р1+! P (фиг. 2, 8). Под дсис-,вием измеряемых давлений мемораны 2 и 3 прогибаются, что вызывает угловос смещение стоек 6 и 7, закрепленных на мембранах 2 и 3. Вследстэие геометрической си мметрии обеих половин датчика при Р2)Р1 правая стойка 7 поворачивается на угол q;+Acp, а левая 6 — — на угол q .1инейиые перемещених «011цов сТое«6 и также Оказыв21ОТС51 неодинаковыми, B результате чего 3 вели IIIBaeTcsl упругая деформация струпы 11 и возрастает сс частота до значения 7, =- /п + 4 „=1п + K, (1, — 1э,) =где Afti — приращение частоты струны /11, функционально связанное с измеряемой разно тью давлений; ЛР= — P» — Р, — измеряемая разность давлсп,ий; К вЂ” коэффициент пропорциональности. Таким образом, при ращение частоты струпы является информацией о разности измеряемых давлсний. С1астоты струи /"tp и fltg (фиг. 2, в) также изменяются на величину, пропорциональную измеряемым давлениям Р1 и Р2 и равны соотвстствснно 1хак и в гпрсдыдущсм случае, с датчика одновременно лолу чается и1нфоумация в виде трех независимых частотно-модулированных выходных сигналов о каждом пз измеряемых давлсн гй и об их разности. Для повышения стабильности метрологических х2рактсристик ВО врсмсни Все Основные узлы датчи ка — корпус, мембраны, стойки могуT быть выполнены как одно целое из единой заготовки. Отсутствие стыков,и уменьшение количества деталей существенно у мспьшаст возможныс источники релаксациониых процессов, что обеспечивает повышс15 иис стабильности мст1;ологичсскп: характсРИС I И К. Формула изобретения Датчик давления, содержащий корпус, упругий чувствитсль ый элемент и преобразователь гпсрсмсщспий чувствительного элемента в частоту, о т л,it ч а ю щ гг и с я тем, что, с целью возможности получения одновременной информации о двух, измеряемых давлениях и об их разности, в нем упругий чу1вствительный элемент выполнен в,виде рас60 положенных в одной плоскости двух идентичных мембран, являющихся то|рцовыми частями двух цилин,гричсских расточек,;выполненных в корпусе, пги этом каждая мембрана г снабжена одинаковой по высоте стойкой, 600405 m гг -Рг =Ро а 10 о 11 7 12 9 =Рг О 1 г Р тР ЛУ g7 14(fg Ц 19 Д г>Р О Рие 2 Составитель О. Полев Техред А. Камышникова Корректоры; Л. Денискина п Л Брахнина Редактор А. Осочников Подписное Заказ 507/2 Изд. ¹ 382 Тира>к 1122 11ПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4, 5 Типогра<1п>я, пр. Сапунова, 2 смешенной относительно центра мембраны и расположенной перпендикулярно к плоскости мембраны и оси, соединяющей центры мембраны, а на торцовой плоскости,корпуса установлены .ва кронштейна, причем между стойками, стойками и кронштейнами закреплены концы трек струн струннык преобразователей. Источники информации, принятые во внимание при эк:.пертизе 1. Авторское свидетельство СССР Л% 168505 кл. G OIL 11 00, 1961. 5 2. Вибрационно-частотные преобразователи. Сборник научно-технически>; статей под ред. Л. Г. Эткина. Ч. 1, НИКИМП, М., 1970, с. 134.
