Тепловой датчик давления

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (iii723415 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.09.78 (2l ) 2666701/18-10 с присоединением заявки ¹ (51)М. Кл.

Ст 01! 21/12 (23) Приоритет

Госудорстввнный комитет

СССР по доном изобретений н открытий

Опубликовано 25.03.80. Бюллетень № 11

Дата опубликования описания 27.03.80

{ 5З) УДК 53 1 788 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. P. Войцехов и М. М. Чернякова (7l.) Заявитель (54) ТЕПЛОВОИ ДАТЧ ИК ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к измерительной технике, а точнее к теплоэлектрическим преобразователям давления, предназначенным преимущественно для измерения низких давлений.

Известны теплоэлектрические манометрические преобразователи давления, содержащие терморезистор и компенсационный элемент, расположенные в измерительной камере и включенные в мостовую схему(1), Наиболее близким Ilo технической сущности к предложенному является датчик давления Термотрон 1И состоящий из измерительной камеры, в которой расположен выбрируюший элемент (вибратор), и термо-)5 резистор, расположенный около вибратора аС21.

Однако этот датчик имеет ряд недостатков, а именно: недолговечность механического элемента, работающего на изгиб, срав-д нительно низкая частота вибраций, что снижает чувствительность датчика, относительно большая тепловая инерция устройства и погрешность при вибрационных нагрузках, что связано с конструкцией вибратора.

Цель изобретения — повышение точности измерения в широком диапазоне рабочих температур.

Указанная цель достигается тем, что тепловой датчик снабжен дополнительным терморезистором, а камера датчика разделена на две полости перегородкой в которой закреплен вибратор, выполненный в виде прямоугольной пьезоэлектрической пластины, установленной перпендикулярно и кососимметрично относительно перегородки, при этом терморезисторы расположены в каждой полости и размещены диагонально у противоположных углов пластины с зазором относительно ее боковых граней„

На фиг. 1 изображена конструктивная схема предлагаемого датчика давления; на фиг, 2 — схема крепления пластины пьезовибратора и эпюры струй газа относительно терморезисторов.

723415

Сигнализатор давления представляет собой единую конструкцию, состоя дую из корпуса 1, в котором расположены возбуждающий генератор 2, резисторно-мостовая схема 3, компаратор 4 и разъем

5 питания и автоматики 5.

Корпус жестко соединен с измерительной камерой 6, разделенной на рабочую 7 и компенсационную 8, полости.

Полости разделены герметичной перегородкой 9, в которой по узловой плоскости 10 закреплен пъезовибратор 11. У

"подсасываюших" углов вибратора 12 и

12 размещены соответственно в рабочей и компенсационной полостях измерительный 13 и компенсационный 14 терморезисторы. При помощи штуцера 15 рабочий отсек сообщается с трубопроводом 16, а штуцер 17 компенсационного отсека сообщается либо с атмосферой, либо с объемом о эталонного давления. Фланцем 18 датчик закрепляется на трубопроводе 16, вектор скорости в котором обозначен стрелкой

19. Эпюры струй газа, генерируемые подсасывающими углами 12 и 12 пъезовиб-25 ратора 1 1, соответственно обозначены

20 и 20 .

Д

Таким образом, выходной сигнал датчика определяется разностью напряжений на терморезисторах, происходит автоматическая компенсация выходного сигнала по температуре, улучшаются условия теплообмена, отсутствует чувствительность к вибрациям и ударам, ибо резонансная частота вибратора намного выше частоты вибраций и ударов. Применение двух активных струй постоянной скорости, генерируемых вибратором, а также погружение изизмерительной камеры непосредственно в измеряемый поток, позволяет полностью реализовать динамические характеристики термисторов и обеспечить высокую точность измерения давления на объектах с быстрой сменой температур во всем их диапазоне.

Если в качестве пьезовибратора применяется кварц, то наиболее оптимальным на частоте 0,5-1,5 МгГц является Х-срез с длиной, ориентированной в направлении оси У, при ширине резонатора, примерно равной его длине.

Формула изобретения

Датчик работает следующим образом.

При включении питания на электричес- 30 кий разьем 5 начинает работать генератор 2, который возбуждает пьезовибратор

11. При возбуждении на резонансной частоте вибраторов Х-среза за счет нелинейных эффектов на колеблющихся гранях воз-ЗБ никает подсасывание" молекул газа (12

I и 12 ), которое создает газовые струи у диагональных углов вибратора. Скорость этих струй при креплении вибратора по узловой плоскости 10 определяется только 4о амплитудой возбуждающего генератора и может регулироваться величиной возбуждающего напряжения. Струи газа 20 и

2 0 обдувают соответственно терморезисторы 13 и 14, При этом напряжение с 4> терморезисторов, пропорциональное давлению газа в камерах, через мостовую схему 3 подается на компаратор 4, который выдает электрический сигнал, пропорциональный разности давлений, на разъем 5.

Датчик может работать также и в режиме сигнализатора.

Тепловой датчик давления, содержащий измерительную камеру с терморезистором ивибратор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения в широком диапазоне рабочих температур, он снабжен дополнительным терморезистором, а камера датчика разделена на две полости перегородкой, в которой закреплен вибратор, выполненный в виде пьезоэлектрической прямоугольной пластины, установленной перпендикулярно и кососимметрично относительно перегородки, при этом терморезисторы расположены в. каждой полости и размещены у диагонально противоположных углов пластины с зазором относительно ее боковьас граней.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

И 538259, М.Кл. (3 01 4 21/12, 18.08.7 5.

2. Агейкин Д. И. и др. "Датчики контроля и регулирования", М., Машиностроение", 1965, с. 683 (прототип).

723415

Составитель А. Винокуров

Редактор Т. Иванова Техред М. Кузьма К ор ректор Ю. М а ка р е ак о

Заказ 416/32 Тираж 1019 Подлисное

ОНИ ИП И Госу дарственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4