Датчик давления — SU 517818 (original) (raw)
И 7818 Союз Советских Социалистических Реснублик(51) М, Кл. С 011. 9,04 Государственный комите Совета Министров ССС 3 1.787,0088.8)(53 Ъ оо делам изобретени и открытн(71) Заявитель Научно-исследовательский и конструкторский институт пытательных машин, приборов и средств измерения мас 4) ДАТЧИК ДАВЛЕНИ жение двух отверстий ,4 - 0,6) 0 от первого лечо равнодействующ спечивает деформацию щих перемычках 6, ерительный элемент в кожухе 1, па котор на расстоя. бразует наи й сил давлесжатия в соРасполо нии 1( (О большее п ния и обе ответствую Силоизм гайкой 102 закрепле м установле Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к тензорезисторным датчикам давления, применяемым для измерения малых значений давления жидкостей и газов. 5Известны тензорезисторные датчики давления (1, 2), содержащие выполненные за одно целое цилиндрический корпус, мембрану с расположенной по ее диаметру упругой балкой и тензорезисторы, размещенные на бал ке.Известные датчики обладают малой чувствительностью, так как жесткое соединение концов балки с цилиндрическим корпусом приводит к уменьшению плеча равнодействую щей сил давления, снижая при этом соответственно чувствительность датчика. Кроме того, известные датчики имеют значительную нелинейность выходного сигнала, обусловленную сложнонапряженным состоянием в мембране, которое через балку передается тензорезисторам. Поэтому тензорезисторы одновременно испытывают воздействие радиальных и тангенциальных деформаций, возникающих при действии измеряемого усилия, что приводит кувеличению нелинейности характеристики преобразования.В предлагаемом датчике с целью повышения чувствительности и уменьшения нелинейности тензорезисторы размещены над выпол пенными в балке сквозными отверстиями, оси которых расположены в плоскости, параллельной плоскости мембраны, причем ось одного из отверстий проходит через ось датчика, а оси двух других расположены симметрично относительно оси первого на расстоянии, определяемом соотношением 1( (0,4 - 0,6) Р, где Р - диаметр мембраны.На чертеже изображен описываемый датчик, разрез.Датчик состоит из кожуха 1, упругого элемента 2, выполненного в виде изготовленных за одно целое цилиндрического корпуса 3, мембраны 4, балки 5 с тремя силовоспринимающими перемычками 6, образованными путем выполнения в балке трех отверстий 7, оси которых расположены в плоскости, параллельной плоскости мембраны, и размещенных на перемычках 6 тензорезисторов 8. К нижней части упругого элемента приварен резьбовой штуцер 9 с отверстием для подвода измеряемого давления.517818 ипограф апунова, 2 разьем 11 для электрической связи с измерительным прибором (на чертеже не показан).Датчик работает следуюшим образом. Поддействием измеряемого давления мембрана 4изгибает балку 5, причем на центральной перемычке 6 создается деформация растяжения,а на двух других периферийных перемычках -деформация сжатия.Вследствие относительно малой жесткостиперемычек 6 в процессе нагружения обе час- Г 0ти балок 5 поворачиваются, сохраняя прямолинейность, благодаря чему плечо равнодействующей сил давления равно половине диаметра мемораны 4, т, е. максимально возможному значению, 15В силу того, что силовоспринимаюгцие перемычки 6 соединены через балки 5 с мембраной 4 только своими концами, резко уменьшится воздействие на тензорезисторы 8 паразитных деформаций, возникающих в мембране 4, и благодаря этому уменьшается нелинейность характеристик преобразования.Концы тензорезисторов 8, размещенных на силовоспринимающих перемычках 6, находятсяв относительно разгруженной от напряженийзоне, что уменьшает ползучесть тензорезисторов 8, и, следовательно, также уменьшает нелинейность показаний датчиков,Тензорезисторы 8 соединены в схему моста,на выходной диагонали которого возникает напряжение, пропорциональное измеряемомудавлению. Предлагаемый датчик может быть исполь= зован в системах автоматики для презиционного измерения давлений жидкостей или газов, особенно при быстропротекающих процессах, например, в гидросистемах испытательных машин, стендов, высокоточных гидравлических динамометров. Формула изобретения Датчик давления, содержащий выполненные за одно целое цилиндрический корпус, мембрану с расположенной по ее диаметру упругой балкой и тензорезисторы, размещенные на плоскости балки, параллельной плоскости мембраны, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и уменьшения нелинейности, тензорезисторы размещены над выполненными в балке сквозными отверстиями, оси которых расположены в плоскости, параллельной плоскости мембраны, причем ось одного из отверстий проходит через ось датчика, а оси двух других расположены симметрично относительно оси первого на расстоянии, определяемом соотношением 1 ( (0,4 - 0,6) Р, где Р - диаметр мембраны.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.1. Патент США2979680, кл. 338 - 5, 1971.2. Патент ГДР56374, кл. 421 14/04, 1967,Составитель Л. Никитоикина едактор С. Хейфиц Техред А. Камышнико 1(орректор О. Тюрина(аз 1642/6 Изд. М 1417 Тираж 1029 Подписи ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж.35, Раушская наб., д. 4/5