Датчик давления

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерений в условиях действия термоудара криогенной т-ры. На воспринимающей мембране 2, выполненной заодно со штуцером 3, размещень 1ензорезисторы 4, 5, 6, 7 в окружном и в радиальном направлениях, собранные в мостовую цепь. Прогиб воспринимаьэщей мембраны 2 вызывает появление на выходе мостовой цепи электрического сигнала. Воздействие термоудара на датчик не изменяет выходного сигнала вследствие установки тензорезисторов 4 и 5 срединной частью на окружности с опредилепным радиусом (гфиведена ф-.ча для расчета радиуса). А ил. (Л со со а со (риг i

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1337691 щ) 4 0 01 L 9/04

ЗСЕСОН . q

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЬНВЛ 1 Т, УГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4039345/24-10 (22) 20.03,86 (46) 15.09.87. Бюл, М 34 (72) А.И.Тихонов, В.А,Тихоненков, А.И.Жучков и B.À.Âàñèëüåâ (53) 531.787 (088.8) (56) Патент ФРГ М 1473689, кл. G 01 L 9/04, 1973.

Авторское свидетельство СССР

У 301582, кл. G 01 Ь 9/04, 1971. (54) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерений в условиях действ)!я тtpмоудара криогt Hной т ры, 11а в спринимающей мембране 2, выполненной заодно со щтуцером 3, размещены тензорезисторы 4, 5, 6, 7 в окружном и в радиальном направлениях, собранные в мостовую цепь. Прогиб воспринимающей мембраны 2 Bbtçûíàåт появление на вьгходе мостовой цепи электрического сигнала ° Воздt .йствие термоудара на датчик не изменяет выходного сигнала вследствие установки тензорезисторов 4 и 5 срединной частью на окружности с определе ным радиусом (приведена ф-. а для расчета радиуса!, ил °

1337691

Изобретение относится к измеритель

Н0А технике и может быть использовано для измерения давления при работе в условиях действия термоудара криогенной температуры.

Цель изобретения — повышение точности в условиях действия термоудара криогенной температуры.

На фиг. 1 представлена конструк- 10 ция датчика; на фиг. 2а — схема расположения тензорезисторов на мембране, на фиг. 2б — мостовая измерительная цепь; на фиг. 3 — распределение температуры по поверхности мембраны; на фиг. 4 — термоударные характеристики (графики) прототипа и предлагаемой конструкции, Предлагаемый датчик давления

/ фиг, 1) содержит корпус 1, восприни- 20 мающую мембрану 2, выполченную заод«о со штуцером 3. На мембране 2 установлены тензорезисторы 4, 5 и 6, 7 окружном и радиальном направлени1

r=r —; 1 их °

25 где г — расстояние от центра мембо раны до середины радиальных тенэореэисторов;

1 — длина радиального тензоретр эистора.

В датчике окружные тензореэисторы

В2 и RÇ установлены своей серединой по окружности радиусом г и эначение температуры этих т«нэорезисторов равно средней температур тенэореэисторов Rl и R4. Поэтому изменение сопротивлений тенэореэисторов Р2 и ВЗ (окружных) под действием термоудара равно изменению сопротивлений тензо40 резисторов Rl и В-» (радиаль»»ых), а

/ так как тензореэисторы Вl, В2, RÇ и

В4 образуют плечи моста, то сигнал на выходе измерительной цепи не изме»»яется при возде»»ствии термоудара, 45 »ем»»ератур»»ая погрешность становится практически равной нулю.

Аддитивная тем»»ератур»»ая чувстви»ельность датчика, характериз юг»а»1 температурную погрел»»ость, определяется ныражениь м

1 г-га — 3 1 Iр, эом, (и, ot

Расположение тензореэисторов на мембране показано на фиг. 2а. Тенэорезисторы В2 и ВЗ (на фиг. 1 тензорезисторы б и 7), расположенные в окружном направлении, установлены по окружности, радиус которой где 1-. — расстояние от центра мембраны до середины радиальных тен орезисторов Вl и R4 (на фиг. 1 тенэореэисторы

4 и 5); .» — длина радиального тенэорета эистора.

Все тензореэисторы собраны в мостовую измерительную цепь, представленную на фиг. 2б. датчик работает следующим обраПри подаче иэм«ряемого давления через штуцер 3 на воспринимающую мембрану 2 (фиг. 1,: последняя прогибается, тенэорезисторы В1 и В4

,AHI 2) испытывают радиальную деформацию, а тензореэисторы В2 и ВЗ окружную. Вслелстви« этого на выходе мостовой измерительной цепи появляется,игнал, пропорциональный измер»1«мому давлению.

При действ»»и термоудара криогеннои темп«р;»туры, напр>»мер температуf рои T=-196 l;, жидкий азот,, темп» ратура на поверхности воспринимающей мембраны распределяется как показано на фиг. 3 (распредел«ние получено на основе экспериментальных данных).

Вследствие нерав»»ом».рного распределения температуры »»о радиусу температура в различных точках тенэорезисторов Rl и Р4 неодинакова, Значение температуры минимально вблизи центра и максималь»»о H;l периферии.

Изменение сог»ротинлений радиальных тензореэисторов I.l и В4 под действием термоудара огрел«ляется средним значением температуры краев этих тенэорезисторов. Из термоударной характеристики (фиг. 3, видно, что значение температуры, соответствующее среднему значению температуры краев радиальных тенэорезигторов Рl и В4, находится на расстоя» ии г от ц«нтра мембраны и его можно определить по формуле

+ (1,» ) —,(1-, Ql (l )

Г и

1= 1 — те»»»1«р 1T рны«voBA— фини«нты сопротивления тензореэи»-.торов I. 1, 2, I. 3, R4 соо»11«тственно с

3 ! 337691 цепи от номинальноности с радиусом

ro g 1т правлении.

7(ЯЧУ

3) учетом температур4 ного поля; относительное измеRi нение сопротивления

5 всех плеч мостовой го давления.

Для предлагаемой конструкции d„=

= o(> с „= с,„ позтому из выражения (1) 10 следует, что Е =О.

На фиг. 4 представлены графики изменения начального выходного сигнала прототипа и датчика предлагаемой конструкции при воздействии на приемную полость жидкого азота (термоудар), из которых видно, что скачкообразное изменение начального выходного сигнала (а следовательно, и величина погрешности) в предлагаемой конструкции практически отсутствует, а температурная погрешность не превышает погрешности в стационарном температурном режиме, Предлагаемо изобретение позволяет уменьшить температурную погрешность в условиях действия термоудара криогенной температуры, тем самым повысить достоверность получаемой информации о величине давления.

Предлагаемый безтермоударный датчик давления выгодно отличается от известных и может найти широкое применение для измерения дан и нпй в vc ловиях действия термоудара криог иной температуры.

Ф о р м у л а и э о 6 р i т е и и я

Датчик давления, содержащий корпус, воспринимающую давление мембрану, на которой установлены Tt íçîðåзисторы по дуге окружности и в радиальном направлении, включенные в мостовую измерительную схему, о тл и ч. а ю шийся тем, что, с целью повышения точности в условиях действия термоудара криогенной температуры, в нем тензорезисторы, расположенные по дуге окружности, своей срединной частью разм гщены на с кружгде r — расстояние от центра мембрао ны до середины тензореэистора, установленного в радиальном направлении;

1т — длина тензорезистора, установленного в рад альном наl 337691

Фиг 3

@Е 47

Составитель О. Слюсарев

Редактор М,Петрова Техред М.Моргентал

Корректор М.йароши заказ 4119/37

Тираж 776 Подписное

BHHKIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграhиwеское предприятие, г. Ужгород, ул. 11роектная, 4