Частотный датчик давления

 

! - «г нтк;т- т ;,и,: (i 11718737 оп иeAни И изоьеетиния

Сове Свввтвкнх йЦнлливтичеокик

Рволублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.09,78 (21) 2669146/18-10 с.присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 28.02.80. Бюллетень № 8 (45) Дата опубликования описания 28.02.80 (51) М. Клк б 01 1 11/00

Гоеудвротнвнный кемятвт

СССР

rte лелем извервтеннй и открытий (53) УДК 531.787.91 (088.8) (72) Авторы изобретения М. Ф. Беляев, Я. Л. Милинкис, В. И. Шульга и Е. А. Фомин (71) Заявитель Научно-исследовательский и конструкторский институт испытательных машин, приборов и средств измерения масс (54) ЧАСТОТНЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может найти применение в устройстве барометров.

Известен датчик с частотным выходным сигналом для измерения барометрического давления, содержащий в качестве преобразователя резонатор в виде колеблющейся струны, растягиваемой двумя связанными с ее концами сильфонными вакуумными камерами, укрепленными на жестком основании (1).

Недостаток этого датчика состоит в том, что он имеет малую чувствительность, так как диапазон его рабочего давления в несколько раз меньше атмосферного давления, создающего начальное натяжение резонатора, К тому же характеристика такого струнного датчика недостаточно стабильна во времени из-за несовершенства заделки концов струны.

Наиболее близким к изобретению является известный датчик, содержащий два рычага, выполненных за одно целое с соединяющими их поперечной траверсой и резонатором и соединенных между собой по концам посредством упругих систем, в качестве которых применены сильфоны, в которые подается разное давление (2).

Однако этот датчик не обладает достаточной точностью в барометрическом диапазоне.

Цель изобретения — повышение точности

5 датчика.

Эта цель достигается тем, что упругая система со стороны резонатора состоит из двух стержней, выполненных как одно целое с рычагами и стянутых между собой

10 с преднатягом

На чертеже изображен частотный датчик, общий вид.

Частотный датчик давления содержит два рычага 1, соединенные жесткой попе16 речной траверсой 2 и стержневым резонатором 3, сильфон 4, два стержня 5, болт с гайкой 6, основание 7, адаптер 8, возбудитель 9 колебаний 8, усилитель 10 и кожух

11.

20 Концы стержней снабжены бобышками и стянуты болтом. При этом выбирается зазор между бобышками Л и стержни остаются в напряженном состоянии. Чтобы сохранить силу затяжки неизменной в раз2G личных температурных условиях, все детали болтового соединения и упругий элемент выполнены из соседних частей одного прутка- (поковки); это обеспечивает для их

718737

3 материала близкие значения коэффициентов линейного расширения. Соединение бобышек может быть осуществлено и другими устройствами, а также сваркой.

Капсюли адаптера и возбудителя колебаний несколько разнесены, чтобы уменьшить связь их магнитных полей, Адаптер соединен с входом, а возбудитель — с выходом полупроводникового усилителя и образуют автоколебательный контур, задающим элементом которого служит стержневой резонатор, совершающий поперечные колебания на основной форме.

Датчик работает следующим образом.

Атмосферное давление, воздействуя на сильфонную камеру, создает сжимающее камеру усилие, передаваемое на плечо а рычагов. Это усилие включает в себя «баластную» нагрузку, определяемую атмосферным давлением, численно равным началу барометрического диапазона. Величина этой нагрузки примерно в 7 раз больше рабочей, создаваемой давлением в барометрическом диапазоне, На противоположном плече рычагов также действует сила со стороны упругих стержней за счет деформации каждого из них на величину —. Варьируя жесткостью

2 и зазором Л, усилие от стержней подобрано таким, чтобы уравновесить действующую на рычаг «баластную» нагрузку, передаваемую сильфонной камерой. При выборе размеров стержней также учитывалось, чтобы напряжения в них были менее 20 кгс/мм, благодаря этому обеспечивается постоянство уравновешивающей нагрузки во времени.

При такой схеме от сильфонной камеры на резонатор передается только рабочая нагрузка, которая с учетом передаточного а отношения рычагов — трансформируется в ь натяжение резонатора. При этом увеличение натяжения, связанное с возрастанием атмосферного давления, приводит к повы шению частоты поперечных колебаний резонатора, а следовательно, и частоты автоколебательного контура. Таким образом, частота выходного сигнала датчика находится в однозначной функциональной зависимости от измеряемого давления в Оределах барометрического диапазона. Частота при этом изменяется от значения fo, при

)О котором натяжение резонатора близко кнулю, до 1,3 fp. Ua этом участке характеристики чувствительность датчика к измерен" ному давлению наибольшая, а максималь. ное напряжение в резонаторе с начальной

15 частотой 6000 Гц не превышает 20 кгс/мм .

Датчик описанной конструкции соответствует классу точности 0,25, чего требует применение в автоматизированных измерительных комплексах стендов для испыта20 ний энергетических установок, характеристики которых рассчитываются с учетоМ фактического значения барометрического давления.

Формула изобретения

Частотный датчик давления, содержащий два рычага, выполненных за одно целое с соединяющими их поперечной траверсой и резонатором и соединенных между

Зо собой по концам посредством упругих систем, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, упругая система со стороны резонатора состоит из двух стержней, выполненных как одно целое с рычагами и стянутых между собой с преднатягом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Новицкий В.. П., Кноринг В. К., Гутянинова В. С. Цифровые приборы с частотными датчиками. Л. «Энергия», 1970, с. 124, рис. 5 — 1, 3, с. 158.

2. Авторское свидетельство СССР № 318840, кл, G 01 1 11/00, 1970 (прото45 тип).

718737

Редактор Грузова

Заказ 2920/5 Изд. № 170 Тираж 1033 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб. д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель Л. Кочураев

Техред В. Серякова

Корректоры: Т. Трушкина и Е. Осипова