Пороговый датчик гидростатического давления

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЫ:ТВУ (ii) 935727 (61) Дополнительное к авт. свид- ву (22) Заявлено 17.12.80 (21) 3218383/18-10 с присоединением заявки М (28) П риоритет (51)M. Кл.

G 01 б 9/02

Ьеударстееалыб кемитет

СССР ае делам «зебретенкк я аткрытвк

Опубликовано 15.06.82. Бюллетень М 22

Дата опубликования описания 15.06.82 (53) УД К 531.787. (088.8) В. Н. Моисеенко, 10. Д. Крохмаль и В. В..Забара (72) Авторы изобретения

l

I рственный

1

Днепропетровский ордена Трудового Красного университет им. 300-летия воссоединения Ук (71) Заявитель (54) ПОРОГОВЫИ ДАТЧИК ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к технике высоких давлений и может быть использовано для контроля и измерения гидростатнческого давления в промышленных технологических установках и в аппаратах высокого давления, используемых для научных. исследований.

Известны датчики давления на основе измерения скачков электросопротивления в момент фазовых переходов, происходящих при определенных давлениях в датчиках из репер!

О ных материалов: висмут, таллий, барий и т.п. (1).

Недостаток таких датчиков состоит в том, что сопротивление металлов при фазовом переходе меняется не более чем в 3 — 4 раза, 15 что недостаточно для надежного срабатывания исполнительного устройства. Кроме того, величина порога фиксирована для каждого реперного металла и не подается плавной перестройке.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является датчик порогового типа, основанный на применении материалов, обладающих скачкообразной зависимостью электрического сопротивления от давления и предназначенный для регистрации заданного, уровня давления 12).

Недостатком этого датчика является то, что он имеет низкую точность регистрации порогового давления, не превышающую

15 кбар, а также невозможность плавного рЬгулирования величины порога срабатывания датчика.

Целью изобретения является обеспечение регулировки величины порога срабатывания датчика и повышение точности измерений.

Эта цель достигается тем, что чувствительный элемент выполнен из монокристапла сегнетоэлектрика-полупроводника гипотиофосфата олова, причем в корпус введен регулятор величины порога срабатывания датчика, выполненный в виде нагревателя.

На фиг. 1 изображена конструкция порогового датчика гидростатического давления с регулируемым порогом; на фиг. 2 — зависимости проводимости - и диэлектрической проницаемости чувствительного элемента or гидравлического давления при 20 С.

935727

Монокристалл гипотиофосфата олова (SnqPqSg) претерпевает сегнетоэлектрический. фазовый переход при 66 С. . Гидростатическое давление приводит к понижению температуры фазового перехода (Те) s по линейному закону с коэффициентом

dl< /3P= -21 град/кбар, где P — величина гидростатического давления. В момент фазового перехода происходит скачок проводимости и диэлектрической проницаемости. Величина ди- 10 электрической проницаемости (с ) вблизи фазового перехода применяется по закону

:С"/Р-Pñ при С" = 878, где Pc — величина гидростатического давления, при котором происходит фазовый переход. 15

Проводимость при фазовом переходе возрастает скачком в 50 — 100 раз, диэлектрическая проницаемость — в 10 раз (фиг. 2). Рез кое изменение проводимости или емкости при фазовом переходе может служить коман- 2р дой для срабатывания исполнительного устройства, Выбором температуры чувствительного элемента в диапазоне 5 — 66 С достигается нужный порог срабатывания датчика в пределах

0,1 — 3 кбар. 25

В соответствии с одним из примеров выполнения датчика (фиг. 1) монокристалл

SnqP Sg размером lхlх0,5 используется в качестве чувствительного элемента 1, На грани кристалла, представляющие собой кристаллогра- ЗП фические плоскости, методом катодного напы- ления наносятся платиновые электроды 2, к которым крепятся тоководы 3. Чувствительный элемент помещен в токонагреватель 4, представляющий собой манганиновую печь сопротивления, намотанную на каркас 5. Чувст35 вительный элемент и нагреватель заливаются эпоксидной смолой ЭД-5 (ВТУ МХП 688-56).

В качестве пластификатора используется смола ДЭà — Ж (СТУ 30 — 14346-65). Соотношение

40 основной смолы и пластификатора 10:4.

При застывании эпоксидная смола образует корпус- датчика. Оптимальной является шаровая форма корпуса. Токоподводы нагревателя 6 служат для соединения с источником питания.

Использование предлагаемого порогового датчика давления по сравнению с известными имеет следующие преимущества: точность регистрации заданного уровня давления

10,1 кбар; возможность плавной перестройки порога срабатывания датчика в диапазоне

0,1 — 3 кбар; возможность использования скачков как проводимости, так и емкости в качестве сигнала для исполнительного устройства; использование монокристаллов Sn Pq $ позволяет уменышпь размеры датчика при сохранении его чувствительности.

Эти преимущества повышают надежность контроля заданного уровня давления и расширяют диапазон применений датчиков порогового типа.

Формула изобретения

Пороговый датчик гидростатического давления, содержащий корпус с чувствительным элементом, обладакпцим скачкообразной зависимостью электрического сопротивления от давления, о т л и ч .а ю.шийся тем, что, с целью обеспечения регулировки величины порога срабатывания датчика и повышения точности измерений, .его чувствительный элемент выполнен из монокристалла сегнетоэлектрика-полупроводника гипотиофосфата олова, причем в корпус введен регулятор величины порога срабатывания датчика, выполненный в виде нагревателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 8 346618, кл. 6 01 1 11/ОО, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР И 564551, кл, 6 01 L 9/00, 1977 (прототин).