Датчик пульсаций давления

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить чувствительность и обеспечить постоянство коэф, преобразования во всем диапазоне измеряемых давлений. Упругая мембрана 5, на которой на расстоянии 0,25 радиуса от ее центра размещены тензорезисторы 6 и 7, жестко соединена толкателем 8 с упругой балкой 9. Тензорезисторы 10, 11 балки 9 и 6 , 7 мембраны 5 соединены в мостовую схему. Определенное давление Рр вызывает деформацию мембраны, фиксируемую тензорезисторами 6, 7, выдающими соответствующий сигнал в измерительную схему. При повышении давления происходит совместное деформирование мембраны 5 и балки 9. Сигнал с тензорезисторов 6 и 7 остается неизменным, а с тензорезисторов 10, 11 поступает в измерительную схему Переменный сигнал. Приведено соотношение , из которого выбираются геометрические размеры мембраны и балки . 1 ил. (Л 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1296

А1

<5D4 С 01 L9 04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

1OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ/ :

Н ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3820684/24-10 (22) 12. 10. 84 (46), 15.03, 87. Бюп. и 10 (72) Б.Н. Др анченко, И.А. Гущик и А.И.Усанов (53) 531.8787 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

° У 759876, кл. G 01 L 9/06, 1979.

Авторское свидетельство СССР

У 555300, кл. С 01 Ь 1/22, 1976. (54) ДАТЧИК ПуЛЬСАций дАВЛКНИя (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить чувствительность и обеспечить постоянство коэф, преобразования во всем диапазоне измеряемых давлений.

Упругая мембрана 5, на которой на расстоянии 0,25 радиуса от ее центра размещены тензорезисторы 6 и 7, жестко соединена толкателем 8 с упругой балкой 9. Тензорезисторы 10, 11 балки 9 и 6, 7 мембраны 5 соединены в мостовую схему. Определенное давление Ро вызывает деформацию мембраны, фиксируемую тензорезисторами 6, 7, выдающими соответствующий сигнал в измерительную схему. При повышении давления происходит совместное деформирование мембраны 5 и балки 9. Сиг- . нал с тензорезисторов 6 и 7 остается неизменным, а с тензорезисторов 10, 11 поступает в измерительную схему переменный сигнал, Приведено соотношение, из которого выбираются геометрические размеры мембраны и балки, 1 ил.

6870

1 129

Изобретение относится к приборо1 строению, а именно к. датчикам давления, и может быть использовано для измерения переменных давлений жидких и газообразных сред.

Цель изобретения — повышение чувствительности датчика и обеспечение постоянного коэффициента преобразования во всем диапазоне измеряемых давлений.

На чертеже изображен датчик, общий вид.

Датчик состоит из корпуса 1 с жесткими опорами 2, наружной защитной мембраны 3, изолирующего слоя 4, упругой (рабочей) мембраны 5 с полумостом тензорезисторов 6 и 7, толкателя 8, посредством которого мембрана 5 жестко связана с балкой 9 и тенэореэисторами 10 и 11, установленными на обеих поверхностях мембраны на расстоянии 0,25 R от центра мембраны и представляют собой кольцевые тензореэисторы, имеющие такой же коэффициент тензочувствительности, что и тенэорезисторы балок 10 и 11.

Между балкой 9 и опорами корпуса 2 имеется зазор, который выбирается

Раука при давлении Р о 2

Датчик пульсаций давления работает следующим образом.

При давлениях от нуля до Р происходит деформирование упругой мембраны и в измерительную схему поступает сигнал от полумоста установленных на ней тензорезисторов 6 и 7.

При этом обеспечивается максимальная чувствительность датчика, так как к давлению P напряжения в мемо бране 5 достигают допускаемых напряжений.

Особенности работы. чувствительных элементов при их совместном деформировании объсняются рациональным подбором жесткостных характеристик мембраны и балки 9, при котором тангенциальные деформации мембраны в зоне установки тензорезисторов остаются неизменными во всем диапазоне давлений от Р„до Рмакс = 2Р„, 10 а напряжения в остальных точках мембраны при увеличении давления в два раза увеличиваются не более, чем в 1,26 раза по сравнению с наибольшим напряжениями при давлении

15 Рд, Возможность подбора такого соотношения следует из разных расчетных зависимостей напряженно-деформированного состояния мембраны от распределенной и сосредоточенной нагру20 зок и физически означает, что действие распределенной нагрузки от давления компенсируется сосредоточенной реакцией со стороны балки, При давлениях Р>Р мембрана работает о как элемент, передающий усилие на балку практически без роста напряжений в самой мембране. Это обеспечивает повышенную чувствительность датчика, так как при давлениях P>i„ полностью используются упругие свойства балки. При этом геометрические параметры мембраны 5 и бапки 9 определяются из следующего соотношения

1э8 з

35 Ь Ь%Р = 0,86, где 1, Ь и h — - соответственно длина, ширина и толщина балки; S и R — соответственно толщина и радиус мембраны, Формул а и з о б р е т ения

Начиная с давления Р происходит деформирование мембраны 5 и балки 9.

При этом тензорезисторы 6 и 7 с мембраны во всем диапазоне давлений

P o P выдают в измерительную схему о неизменный сигнал, равный сигналу . при давлении Ро, а тензорезисторы 10 и 11 с балки 9 — переменный сигнал той же чувствительности, что и тензорезисторы 6 и 7 при давлениях от нуля до Ро.

Суммарный сигнал мостовой схемы, обеспечивает датчику постоянство чувствительности во всем диапазоне давлений от нуля до Рмо„, Датчик пульсаций давления, содержащий корпус и упругую мембрану с основными тензорезисторами, которая установлена с зазором относительно жесткой опоры, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения чувствительности и обеспечения постоянства коэффициента преобразования, он снабжен жестко соединенной с мембраной упругой балкой с дополнительными тензорезисторами, соединенными с основными тензорезисторами мембраны в мостовую измерительную схему, при этом основные тензорезисторы расположены на мембране на расy7g5

ЬЬзК,= 0,86

Составитель В. Казаков

Редактор М. Недолуженко Техред И.Попович Корректор Л.Пилипенко

Заказ 767/43 Тираж 777 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 12 стоянии 0,25 R от ее центра, а геометрические размеры мембраны и балки ! выбираются из соотношения:

96870 Д где 1, b u h — соответственно длина, ширина н толщина балки;

S u R — соответственно толщина и радиус мембраны,